Studi Pengaruh Jenis Reduktor dan Temperatur Sintesis pada Katalis Pt/C Berbasis Metode Poliol terhadap Struktur Material dan Sifat Elektrokimia untuk Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Baasith, Putra Salman (2025) Studi Pengaruh Jenis Reduktor dan Temperatur Sintesis pada Katalis Pt/C Berbasis Metode Poliol terhadap Struktur Material dan Sifat Elektrokimia untuk Proton Exchange Membrane Fuel Cell. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5011211003-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Kinerja Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) sangat ditentukan oleh struktur material dan sifat elektrokimia katalis Pt/C yang mempengaruhi kinetika dan stabilitas reaksi elektrokimia pada proses konversi energi kimia menjadi energi listrik. Namun, katalis Pt/C berbasis karbon hitam yang tersedia secara komersial kerap mengalami degradasi, seperti pelarutan Pt selama proses oksidasi, pelepasan partikel Pt, sintering, serta korosi pada material penyangga. Pada penelitian ini bertujuan untuk menganalisis Pengaruh jenis reduktor dan temperatur reduksi pada proses sintesis katalis Pt/C terhadap struktur material dan sifat elektrokimia. Proses yang dilakukan pada penelitian kali ini untuk mensisntesis katalis Pt/C yaitu dengan menggunakan metode poliol. Katalis Pt/C yang dihasilkan diharapkan memiliki partikel Pt yang kecil dan dispersi pada permukaan karbon yang baik. Metal prekursor yang digunakan yaitu H2PtCl6.6H2O serta karbon yang digunakan yaitu EC-600 JD yang telah difungsionalisasi kemudian dilakukan sintesis sehingga dihasilkan katalis Pt/f-C. Pada penelitian ini dilakukan pengujian FTIR untuk mengetahui jenis senyawa permukaan dan XRD untuk mengetahui struktur material. Dilakukan juga pengujian CV dan LSV untuk mengetahui performa elektrokimia dan pengujian single cell untuk mengetahui power performance katalis. Proses fungsionalisasi pada material karbon menambahkan gugus fungsi (C-F) dan (S=O), yang dapat meningkatkan sifat kimia dan fisik karbon, seperti hidrofilisitas, kemampuan interaksi dengan logam (Pt), serta kestabilan katalis. Berdasarkan pengujian XRD pada katalis yang dihasilkan terdapat partikel Pt yang terdeteksi dengan indeksi miller Pt[111], Pt[200], Pt[220], Pt[311], Pt[222]. Penambahan NaBH₄ sebagai agen pereduksi memberikan keuntungan, yaitu mampu mendorong proses reduksi platinum (Pt) berlangsung secara optimal. Pada proses reduksi menggunakan NaBH₄, sintesis pada kondisi ice bath terbukti lebih stabil dan memberikan hasil yang lebih baik. Hal ini disebabkan oleh sifat NaBH₄ sebagai agen pereduksi yang sangat reaktif, di mana reaksi pada temperatur rendah mampu mengontrol laju reduksi dan mencegah pembentukan partikel yang terlalu besar atau tidak seragam. Katalis Pt/f-C END IB menunjukkan performa paling baik diantara yang lain dengan nilai ECSA sebesar 66,72 m2/mgpt dan number of electron sebesar 4,14. Pada pengujian single cell dengan temperatur 60°C katalis tersebut memiliki power density sebesar 212,75 mW/cm2.
==================================================================================================================================
Proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) have become a promising electricity conversion technology and can be applied in automotive, electronic devices, and industrial sectors. The performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) is highly influenced by the structure (active surface area and distribution on the carbon support) and the electrochemical properties of the Pt/C catalyst, which affect the kinetics and stability of the electrochemical reaction during the conversion of chemical energy into electrical energy. However, commercially available Pt/C catalysts based on carbon black often experience degradation, such as platinum dissolution during oxidation, platinum particle detachment, sintering, and corrosion of the support material. The goal of this research is to analyze the effect of the type of reducing agent and reduction temperature on the synthesis process of Pt/C catalysts in relation to the material structure and electrochemical properties. The process conducted in this study to synthesize Pt/C catalysts uses the polyol method. The resulting Pt/C catalyst is expected to have small Pt particles and good dispersion on the carbon surface. The metal precursor used is H2PtCl6.6H2O, and the carbon used is Ketjen EC-600 JD, which has been functionalized, followed by synthesis to produce Pt/f-C catalysts. In this study, FTIR testing was performed to determine the types of surface compounds, and XRD was used to determine the material structure. CV and LSV test were also conducted to evaluate the electrochemical performance, and single cell testing was performed to assess the power performance of the catalyst. The functionalization process on the carbon material adds functional groups (C-F) and (S=O), which can improve the chemical and physical properties of carbon, such as hydrophilicity, interaction capability with metals (Pt), and catalyst stability. Based on XRD testing, Pt particles were detected in the synthesized catalyst with Miller indices Pt[111], Pt[200], Pt[220], Pt[311], and Pt[222]. The addition of NaBH₄ as a reducing agent provides an advantage by optimizing the platinum (Pt) reduction process. The reduction process using NaBH₄ under ice bath conditions proved to be more stable and yielded better results. This is due to the highly reactive nature of NaBH₄ as a reducing agent, where the reaction at low temperatures can control the reduction rate and prevent the formation of excessively large or uneven particles. The Pt/f-C END IB catalyst showed the best performance among others with an ECSA value of 66.72 m2/mgPt and a number of electrons of 4.14. In single cell testing at 60°C, this catalyst achieved a power density of 212.75 mW/cm2.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Katalis Pt/f-C, Metode Poliol, Temperatur, Catalyst Pt/f-C, NaBH4, PEMFC, Polyol Method, Temperature
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD569 Electrocatalysis.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Material & Metallurgical Engineering > 28201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Putra Salman Baasith
Date Deposited:	25 Jan 2025 17:00
Last Modified:	25 Jan 2025 17:00
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/116911

Actions (login required)

View Item