Studi Eksperimental Pengaruh Konsentrasi Metanol Dan Laju Aliran Udara Terhadap Unjuk Kerja Direct Methanol Fuel Cell

Mahardhika, Raditya Aqil (2021) Studi Eksperimental Pengaruh Konsentrasi Metanol Dan Laju Aliran Udara Terhadap Unjuk Kerja Direct Methanol Fuel Cell. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000155-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (9MB) | Request a copy

Abstract

Bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama tak terbarukan yang digunakan manusia memiliki keterbatasan jumlah. Semakin hari kebutuhan bahan bakar ini semakin meningkat, sedangkan ketersediaannya semakin menurun. Oleh karena itu perlu adanya sumber energi alternatif yang setidaknya bisa menutupi kekurangan atau bahkan menggantikan sumber energy utama tersebut. Salah satu sumber energy alternatif terbarukan adalah fuel cell. Fuel cell atau sel bahan bakar adalah sebuah alat konversi elektrokimia yang menghasilkan listrik dari hasil reaksi antara bahan-bakarnya semisal hidrogen dan oksigen. fuel cell bekerja seperti baterai, hanya saja tidak memerlukan pengisian ulang/recharging karena akan terus menerus menghasilkan listrik selama bahan bakarnya terpenuhi. Salah satu jenis dari fuel cell adalah Direct Metanol Fuel Cell atau DMFC yang menggunakan bahan bakar metanol untuk menghasilkan listrik. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengukur kinerja DMFC yang sudah dibuat dengan dua parameter yaitu antara lain konsentrasi metanol dan laju aliran udara.
Penelitian ini dilakukan dengan merancang bangun DMFC sebanyak 1 buah sel dengan membran Nafion yang memiliki luasan membran aktif sebesar 20x20 cm2, material anoda dari Platinum-Ruthenium dan material katoda dari Platinum-Karbon. Penelitian ini menggunakan variasi konsentrasi metanol dan laju aliran udara untuk mengukur kinerja dari DMFC. Untuk variasi konsentrasi metanol yaitu antara lain 0,5 M, 1 M, 2 M dan 3 M. Sedangkan untuk laju aliran udaranya yaitu antara lain 800 cm3/min, 1300 cm3/min, 1750 cm3/min dan 2200 cm3/min. Arus dan voltase yang didapat, diolah menjadi current density dan power density yang selanjutnya dapat ditentukan kinerja dari DMFC tersebut.
Hasil yang didapatkan pada penelitian ini yaitu sudah dirancang bangun DMFC dengan spesifikasi sesuai dengan referensi jurnal. Untuk konsentrasi metanol dan laju aliran udara yang menghasilkan performa paling optimal yaitu didapatkan pada konsentrasi larutan metanol 1 M dan pada laju aliran udara 2200 mL/min. Untuk voltase tertinggi yang dapat dicapai yaitu 5,1 mV, power density tertinggi yang dapat dicapai yaitu sebesar 0,005625 mW/cm2 dan dengan efisiensi sebesar 0,219%. Hasil yang didapatkan masih tergolong sangat kecil dibandingkan dengan penelitian-penelitian sebelumnya, hal ini dapat disebabkan karena kesalahan treatment persiapan pada membrane serta anoda dan katoda sebelum perakitan dan pengujian DMFC, kesalahan pemilihan material grafit yang terlalu lunak, insulasi yang belum optimal antara flow field grafit dan persebaran tekanan baut yang kurang merata sehingga dapat menyebabkan hasil yang kurang optimal.
================================================================================================
Fossil fuel as the main source of energy is nonrenewable and will be depleted soon. At the moment the need of fossil fuel is increasing while on the other hand its amount is decreasing significantly. There needs to be another source of alternative energy that could replace the nonrenewable fossil fuel. One of the many sources of alternative energy is fuel cell. Fuel cell is an electrochemical conversion device that produces electricity by reacting its fuel usually hydrogen with oxygen. Fuel cell works similarly to a battery but it does not need to be recharged as long as the fuel and the oxidant gas is supplied continuously. One of the many types of fuel cell is the direct methanol fuel cell (DMFC) which uses methanol as the fuel to produce electricity. The main purpose of this experiment is to calculate the performance of the DMFC based on the effect of two parameters which are methanol concentration and air flow rate.
This experiment is done by assembling a single cell DMFC with Nafion membrane with active area of 400 cm2, Platinum-Ruthenium as the anode and Platinum-Carbon as the cathode . This experiment uses two parameters to determine the performance of the DMFC which are methanol concentration and air flow rate. Methanol concentrations used in this experiment are 0,5 M, 1 M, 2 M and 3 M and for the air flow rates used are 800 cm3/min, 1300 cm3/min, 1750 cm3/min and 2200 cm3/min. Current and voltage generated from the DMFC will be combined and calculated to determine the performance of the DMFC.
After a series of testing and experimenting the most optimal performance is successfully attained at 1 M methanol concentration and 2200 cm3/min air flow rate. The highest voltage is 5,1 mV with peak power density 0,005625 mW/cm2 and 0,219% efficiency. The results obtained are still quite far from the expected performance and the earlier studies. This could be caused by several factors such as failure to give the membrane, anode and cathode the right treatment before testing, failure to choose the right material for the flow field as it is too soft, bad insulation between the flow field, anode and cathode and also uneven distribution of the pressure exerted by the bolts throughout the endplates which lead to nonoptimal DMFC performance.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	direct methanol fuel cell, current density, power density, efisiensi, direct methanol fuel cell, current density, power density, efisiensi
Subjects:	T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK2931 Fuel cells
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Raditya Aqil Mahardhika
Date Deposited:	10 Mar 2021 01:00
Last Modified:	10 Mar 2021 01:00
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/83974

Actions (login required)

View Item