Fabrikasi Membran Berbasis Kitosan/Anhidrida Ftalat dengan Variasi Filler Montmorillonit/Multi Walled Carbon Nanotubes

Mumtazah, Zuhriah (2019) Fabrikasi Membran Berbasis Kitosan/Anhidrida Ftalat dengan Variasi Filler Montmorillonit/Multi Walled Carbon Nanotubes. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01211750010011-Master_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Fabrikasi membran komposit dari matriks kitosan/anhidrida ftalat dan filler MMT/MWCNT telah berhasil dilakukan, sebagai alternatif PEM yang digunakan pada aplikasi DMFC. Pada tahap awal, matriks kitosan dimodifikasi dengan anhidrida ftalat dan filler MMT dimodifikasi permukaannya menggunakan MWCNT. Filler MMT hasil modifikasi selanjutnya dilarutkan dalam larutan asam asetat 2% dan dicampur dengan matriks kitosan/anhidrida ftalat dalam pelarut DMF, dan dicetak menjadi membran. Membran komposit tanpa filler juga dibuat sebagai bahan pembanding. Analisa struktur dan sifat termal dilakukan dengan menggunakan FTIR dan TGA, sedangkan morfologi dan sifat hidrofilisitas membran komposit dianalisa menggunakan SEM dan WCA. Uji kemampuan membran dilakukan untuk mengetahui potensinya sebagai PEM, meliputi konduktivitas proton, permeabilitas metanol dan selektivitas membran. Membran yang diperoleh kemudian diuji kinerjanya menggunakan single cell DMFC Performance Test untuk mengetahui energi yang dihasilkan. Penambahan MWCNT pada permukaan MMT menjadikan filler MMT/MWCNT memiliki gugus hidroksil lebih banyak dibanding MMT tanpa modifikasi. Banyaknya gugus hidroksil mendukung terjadinya interaksi yang lebih baik antara matriks dan filler, sehingga diperoleh membran dengan morfologi yang lebih baik dibanding dengan membran kitosan/anhidrida ftalat tanpa filler. Interaksi yang baik dalam struktur membran menjadikan membran memiliki sifat termal yang lebih baik dibandingkan membran tanpa filler yang diketahui dari hasil analisa TGA. Uji WCA menunjukkan adanya dukungan interaksi yang baik pada struktur membran yang memberikan peluang besar terbentuknya jalur lintas proton sehingga dihasilkan konduktivitas proton yang tinggi hingga 3,951 mScm-1 untuk komposisi filler 8% dan nilai permeabilitas terendah hanya 7,71x10-9 cm2 s-1 serta pada uji kinerja DMFC diperoleh power density sebesar 23.7 mW/cm2. Membran komposit dengan komposisi filler 8% sangat berpotensi sebagai alternatif PEM pada aplikasi DMFC.
================================================================================================================================
The fabrication of composite membranes based on a chitosan/phthalic anhydride matrix with MMT/MWCNT fillers as alternative proton exchange membranes (PEMs) for direct methanol fuel cell (DMFC) applications was successfully carried out. The pristine chitosan matrix was modified with phthalic anhydride, while montmorillonite (MMT) was pretreated using multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) as a surface modifier. The MWCNT-modified MMT filler was dispersed in a 2% acetic acid solution, mixed with the chitosan/phthalic anhydride solution in DMF, and subsequently cast into composite membranes. Membranes without fillers were also prepared as reference samples. The structural and thermal properties of the membranes were characterized using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy and thermogravimetric analysis (TGA), whereas their morphology and surface wettability were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM) and water contact angle (WCA) measurements. The proton exchange performance was evaluated through proton conductivity, methanol permeability, and membrane selectivity tests, while the electrochemical performance was assessed using a single-cell DMFC. Surface modification of MMT with MWCNTs increased the number of hydroxyl groups on the filler surface, thereby enhancing the interaction between the filler and the chitosan/phthalic anhydride matrix. As a result, the chitosan/phthalic anhydride–MMT/MWCNT composite membrane exhibited a more homogeneous morphology and superior interfacial compatibility compared with the membrane without filler. These improved interactions also enhanced the thermal stability of the composite membranes, as confirmed by TGA analysis. WCA measurements indicated that the membrane possessed appropriate hydrophilic characteristics, facilitating proton transport through the membrane. The membrane containing 8 wt% MMT/MWCNT filler exhibited the highest proton conductivity of 3.951 mS cm⁻¹, the lowest methanol permeability of 7.71 × 10⁻⁹ cm² s⁻¹, and a maximum power density of 23.7 mW cm⁻² in the single-cell DMFC performance test. These results demonstrate that the composite membrane containing 8 wt% MMT/MWCNT filler is a promising alternative proton exchange membrane for DMFC applications.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Kitosan/anhidrida ftalat, MMT/MWCNT, membran komposit, sel bahan bakar metanol
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > Polymerization
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Mumtazah Zuhriah
Date Deposited:	20 Jul 2026 07:49
Last Modified:	20 Jul 2026 07:49
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/68397

Actions (login required)

View Item