vi Universitas Sriwijaya HALAMAN PERSEMBAHAN
“Always be yourself. No matter what they say and never be anyone else even if they look better than you.”
“Tersenyumlah, sebab tersenyum bukan hanya karena kamu sedang bahagia, tapi karena dengan tersenyum kamu akan membuat dirimu bahagia.” – Vergi Crush –
“Selamat datang di kehidupan baru; setelah memperjuangkan orang yang salah. Setelah bertahan sendirian. Memperpanjang penderitaan. Hidup nyatanya memang harus dilanjutkan. Hidup harus kembali berjalan. Maju pelan-pelan. Temui lagi kejutan demi kejutan.: - Boy Candra –
“You Only Live Once. Be the best and never give up!” – Marini Tri Utami –
Skripsi ini kupersembahkan untuk : Allah SWT
Mama, papa, kakak perempuan, almarhum kakak laki-laki, dan keponakanku
Keluarga besarku
Sahabat-sahabatku
Teman seperjuangan (Kimia 2014)
vii Universitas Sriwijaya KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr.wb
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas semua petunjuk, rahmat, ridho dan karuniaNya jualah penulisan skripsi ini dapat diselesaikan sebagaimana mestinya. Penulisan skripsi ini mengambil judul “Pembuatan Elektroda dengan Katalis Pt-Co/C Menggunakan Metode Catalyst Coated Membrane (CCM) dan Karakterisasi serta Uji Kinerja Membrane Electrode Assembly (MEA) pada Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)”
Penulis menyadari tidak akan mampu menyelesaikan skripsi ini tanpa bimbingan, dukungan, dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada :
1. Allah SWT. yang telah memberikan petunjuk, rahmat, ridho, dan juga karunia yang luar biasa.
2. Bapak Dr. Dedi Rohendi, M.T selaku pembimbing utama dan bapak Dr. Nirwan Syarif, M.Si selaku pembimbing kedua yang telah banyak memberikan bimbingan, motivasi, saran dan petunjuk kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Drs. H. Dasril Basir, M.Si selaku dosen pembimbing akademik. 4. Bapak Dr. Suheryanto, M.Si, bapak Zainal Fanani, M.Si, dan bapak
Hermansyah, Ph.D selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak ilmu, saran dan masukan dalam pembuatan skripsi ini.
5. Kedua orang tuaku yang telah merawat dan mendidikku dari aku lahir hingga aku mencapai gelar sarjana seperti sekarang. I LOVE YOU!
6. Kakak perempuanku, almarhum kakak laki-lakiku dan keponakan-keponakanku atas dukungannya selama ini.
7. Keluarga besar Alm. H. Karsono dan keluarga besar Alm. Madkoer yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu atas dukungannya selama ini.
8. Sepupuku yang katanya kembaranku, Sherly Rahmadianti (sebut saja dia BUNGA) hahaha. Terimakasih sudah mau meminjamkan printer saat aku membutuhkannya, terimakasih sudah mau diajak kesana kesini buat nyari
viii Universitas Sriwijaya sesuatu, dan terimakasih juga sudah selalu mau mendengarkan curhatan sampahku tiap malam wkwkwk.
9. Sahabat-sahabatku RUMY (Nunik, Cia dan Riza) atas dukungan, semangat, kegilaan, kerusuhan, kejulidan dan kerempongan kita selama ini. Semoga kita terus sama-sama dan tetap menjalin silaturahmi dan komunikasi walaupun kita sudah tidak bisa sama-sama lagi. Maaf kalo selama ini adinda suka marah-marah ga jelas dan suka kurang ajar, hehehe. 10. Geng PUR (Retno, Mei, Hengki, Eka, Claudia, Bella, Lisa, Safril, Rio, kak Maqom, Mb Fetty, dan Mb Reka) atas kerjasamanya selama ini. Semoga kita bisa tetap kompak dan sukses selalu!
11. Teman-teman angkatan 2014 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Semoga tetap bisa menjaga tali silaturahmi. Semangat!
12. Chili Yonok (Adel, Mira, dan Nopri) atas supportnya selama ini. Terkhusus buat Adel, terimakasih sudah selalu menemani kemanapun saat aku lagi gabut dan selalu mendengarkan curhatan sampahku wkwkwk. 13. Teman-teman Masivers Sumsel, Masivers Sumsel, dan Masivers
se-Indonesia.
14. Teman-teman Ramania (Kak Dwiq, Fitri, Cinta, Kak Tika, Dessy) yang sudah mensupport aku dari kejauhan.
15. Idolaku D’MASIV yang sudah ikut mendoakan dan menyemangatiku dalam menyelesaikan skripsi ini. Terimakasih. I LOVE U!
16. Orang-orang yang pernah bersamaku dan pernah mensupport diriku untuk menyelesaikan skripsi.
17. Calon imamku dimasa depan (semoga disegerakan menemuiku dan bertamu untuk segera meng-HALAL-kan diriku) wkwkwk aamiin ya Allah.
18. Teman-teman GenPI Sumsel yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu. Terimakasih banyak atas penglaman berharganya dan supportnya selama ini.
19. Sahabatku Riski Aginia Hafizha, S.Pd (biasa aku panggil “Nyot”) terimakasih sudah selalu mendengarkan curhatan sampahku selama ini wkwkwk.
ix Universitas Sriwijaya 20. Teman-temanku sewaktu SMA dari kelas X.6, XI Ipa 2 (Elcity) dan XII
Ipa 2 (Cosvecio).
21. Tempat kerja praktekku, PT. Pupuk Sriwijaya yang mau menampung mahasiswa KP seperti saya. Serta kakak-kakak analis di Laboratorium Pusat PT. PUSRI (Kak Hasan, Kak Jepri, Kak Lingga, Mb Devi, dll) terimakasih atas ilmunya selama saya KP disana.
22. Teman satu Tim ku saat KP (Riza, Lavini, Kikik, Nisa, dan Galuh) termakasih sudah menemani hari-hariku saat KP di Pusri.
23. Mbak Novi, kak Roni, dan kak Iin sebagai admin jurusan Kimia yang telah membantuku dalam urusan perkuliahan selama 4 tahun ini.
24. Analis jurusan Kimia yang telah membantu menyediakan bahan penelitian dan alat penelitian.
25. Kakak tingkat dan adik tingkat 2010, 2011, 2012, 2013, 2015, 2016, 2017 dan 2018 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.
26. Mamang bis Layo, transmusi, damri, angkot, dan kertalaya yang sudah mau membantuku dalam perjalanan ke kampus Indralaya tercinta.
27. Dan semua pihak yang telah berperan dalam pembuatan skripsi ini yang tak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari masih terdapat banyak kesalahan dan kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan masukan yang membangun dari para pembaca. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua. Aamiin
Wassalammu’alaikum wr.wb
Inderalaya, 26 September 2018
Marini Tri Utami NIM. 08031181419002
x Universitas Sriwijaya SUMMARY
FABRICATION ELECTRODES WITH Pt-Co/C CATALYST BY USING CATALYST COATED MEMBRANE (CCM) METHOD AND
CHARACTERIZATION AND ALSO MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY (MEA) PERFORMANCE TEST IN DIRECT METHANOL
FUEL CELL (DMFC)
Marini Tri Utami; supervised by Dr. Dedi Rohendi, M.T and Dr. Nirwan Syarif, M.Si
xvii + 61 pages, 7 tables, 15 figures, 8 attachments
Fabrication and characterization of electrodes Pt-Co/C and its application directly in direct methanol fuel cell (DMFC) has been done. The electrodes are made by using a mixture of Platinum and Cobalt catalyst that is distributed to nafion membrane surface by using Catalyst Coated Membrane (CCM) method and then mixed with gas diffusion layer (GDL) on anode side and cathode side until it formed Membrane Electrode Assembly (MEA). The electrodes are characterized using XRD, Cyclic Voltammetry (CV) and electrical conductivity. Analysis of XRD results showed the highest platinum intensity value at Pt: Co = 60 : 40 of 1675 cps at 2 = 39.72º. The value of the catalytic activity of the cyclic voltammetry test and the highest electrical conductivity measurement value were shown in the Pt : Co = 20 : 80. This showed that at Pt : Co = 20 : 80 it had good catalytic activity and electrical conductivity value, but when the testing Membrane Electrode Assembly (MEA) performance, the electrodes has the best performance are found in the Pt : Co = 40 : 60. However, the electrode with Pt : Co = 20 : 80 also showed a good enough performance.
Keywords : Direct Methanol Fuel Cell, Catalyst Coated Membrane (CCM), Membrane Electrode Assembly (MEA), platinum, cobalt.
xi Universitas Sriwijaya RINGKASAN
PEMBUATAN ELEKTRODA DENGAN KATALIS Pt-Co/C
MENGGUNAKAN METODE CATALYST COATED MEMBRANE (CCM) DAN KARAKTERISASI SERTA UJI KINERJA MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY (MEA) PADA DIRECT METHANOL FUEL
CELL (DMFC)
Marini Tri Utami; dibimbing oleh Dr. Dedi Rohendi, M.T dan Dr. Nirwan Syarif, M.Si
xvii + 61 halaman, 7 tabel, 15 gambar, 8 lampiran
Pembuatan dan karakterisasi elektroda Pt-Co/C serta aplikasinya secara langsung pada Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) telah dilakukan. Elektroda dibuat dengan menggunakan campuran katalis platina dan kobalt yang didistribusikan ke permukaan membran nafion menggunakan metode Catalyst Coated Membrane (CCM) dan kemudian digabung dengan Gas Diffusion Layer (GDL) di sisi anoda dan sisi katoda sehingga terbentuk Membrane Electrode Assembly (MEA). Elektroda dikarakterisasi menggunakan XRD, cyclic voltammetry (CV) dan konduktivitas elektrik. Hasil analisa XRD menunjukkan nilai intensitas platina tertinggi pada rasio Pt : Co = 60 : 40 sebesar 1675 cps pada 2 = 39,72º. Nilai aktivitas katalitik dari pengujian voltammetri siklik dan nilai pengukuran konduktivitas elektrik yang tertinggi ditunjukkan pada rasio Pt : Co = 20 : 80. Hal ini menunjukkan bahwa pada rasio Pt : Co = 20 : 80 elektroda tersebut memiliki nilai aktivitas katalitik dan konduktivitas elektrik yang baik, akan tetapi pada saat pengujian kinerja Membrane Electrode Assembly (MEA), elektroda yang memiliki kinerja terbaik terdapat pada rasio Pt : Co = 40 : 60. Namun demikian, elektroda dengan rasio Pt : Co = 20 : 80 juga menunjukkan kinerja yang cukup baik.
Kata kunci : Direct Methanol Fuel Cell, Catalyst Coated Membrane (CCM), Membrane Electrode Assembly (MEA), platina, kobalt.
xii Universitas Sriwijaya DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH ... iv
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... v
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
SUMMARY ... x
RINGKASAN ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN... ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Prinsip KerjaFuel Cell ... 5
2.2 Macam-macam Fuel Cell ... 6
2.3 Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) ... 6
2.4 Membrane Electrode Assembly (MEA) ... 7
2.5 Katalis ... 8
2.6 Katalis Pt-Co/C ... 9
2.7 Metode Pembuatan Elektroda ... 11
2.8 Karakterisasi Katalis dan Elektroda ... 11
2.8.1 X-Ray Diffarction (XRD) ... 12
xiii Universitas Sriwijaya
2.8.3 KonduktivitasElektrik ... 13
2.9 Metode Open Circuit Voltage (OCV) ... 14
2.10 Diagram Tafel ... 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 17
3.1 Waktu dan Tempat ... 17
3.2 Alat dan bahan... 17
3.3 Prosedur Penelitian... 17
3.3.1 Pembuatan Katalis Pt-Co/C ... 17
3.3.2 Pembuatan Elektroda DMFC pada Membran dengan Metode Catalist-Coated Membrane (CCM) / Membran Berlapis Katalis ... 18
3.3.3 Karakterisasi Pt-Co/C dan Elektroda DMFC ... 18
A. Karakterisasi Katalis Menggunakan X-Ray Diffarction(XRD) ... 19
B. Karakterisasi Elektroda Menggunakan Cyclic Voltammetry (CV) ... 19
C. Karakterisasi Elektroda Menggunakan Konduktivitas Elektrik ... 19
3.3.4 Pengujian Kinerja MEA ... 20
3.3.5 Analisis Data ... 22
1. Analisis Karakterisasi Elektroda DMFC ... 22
A. AnalisisX-Ray Diffraction (XRD) ... 22
B. Analisis Cyclic Voltammetry (CV) ... 22
C. Analisis Konduktivitas Elektrik ... 22
2. Analisis Kinerja MEA ... 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24
4.1 Pembuatan Katalis Pt-Co/C dan Pembuatan Elektroda DMFC pada Membran dengan Menggunakan Metode Catalyst-Coated Membrane (CCM) / Membran Berlapis Katalis ... 24
4.2 Karakterisasi Elektroda DMFC ... 25
xiv Universitas Sriwijaya 4.2.2 Karakterisasi Elektroda Menggunakan Cyclic Voltammetri
(CV) ... 27
4.2.3 Karakterisasi Elektroda Menggunakan Konduktivitas Elektrik ... 29
4.3 Pengujian Kinerja MEA... 31
4.3.1 Pengukuran Open Circuit Voltage (OCV) ... 31
4.3.2 Pengujian Kinerja MEA pada Beban Bervariasi ... 32
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 35
5.1 Kesimpulan ... 35
5.2 Saran ... 35
DAFTAR PUSTAKA ... 36
LAMPIRAN ... 39
xv Universitas Sriwijaya DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Perhitungan Kandungan Komponen ... 18
Tabel 2. Perhitungan Nilai ECSA katalis Pt-Co/C ... 19
Tabel 3. Data Analisis Konduktivitas Katalis Pt-Co/C ... 20
Tabel 4. Data Diagram Tafel... ... 21
Tabel 5. Hasil Analisis ECSA pada Elektroda Pt-Co/C dengan Metode Catalist-Coated Membrane (CCM) ... 29
Tabel 6. Hasil pengukuran nilai konduktivitas elektrik pada elektroda Pt-Co/C dari metode Catalyst-Coated Membrane (CCM) pada variasi persentase rasio Pt:Co ... 30
xvi Universitas Sriwijaya DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Skema Fuel Cell ... 6
Gambar 2. Hasil Analisis X-Ray Diffraction (XRD) dari (a) Pt/C, (b) Pt-Ni/C, (c) Pt-Co/C dan (d) Pt-Fe/C ... 10
Gambar 3. Voltammogram Siklik dari (a) Pt/C, (b) Pt-Ni/C, (c) Pt-Co/C dan (d) Pt-Fe/C ... 10
Gambar 4. Rangkaian DMFC dan Fuel Cell Test Station... ... 14
Gambar 5. Grafik antara Potensial Sel dan Densitaas Arus ... 15
Gambar 6. Contoh Tafel Plot ... 16
Gambar 7. Skema DMFC ... 20
Gambar 8. (a) Gas Diffusion Layer (GDL) ... 24
Gambar 9. (a) Elektroda Pt-Co/C; (b) MEA ... 25
Gambar 10. Hasil Pengukuran XRD pada Elektroda Pt-Co/C menggunakan metode Catalyst Coated Membrane (CCM) ... 26
Gambar 11. Keseluruhan nilai voltametri siklik Pt-Co/C dalam satu diagram 28 Gambar 12. Grafik pengukuran konduktivitas elektrik padaelektroda Pt-Co/C dari metodeCatalyst-Coated Membraneterhadap persentase Pt .. 31
Gambar 13. Grafik nilai OCV elektroda Pt-Co/C dengan variasi komposisi .. 32
Gambar 14. Grafik gabungan keterkaitan antara arus dan tegangan terhadap daya pada aplikasi DMFC elektroda Pt-Co/C dengan berbagai persentase Pt : Co ... 33
Gambar 15. Grafik gabungan keterkaitan antara arus dan daya pada aplikasi DMFC elektroda Pt-Co/C dengan berbagai persentase Pt : Co.. . 34
xvii Universitas Sriwijaya DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Skema Kerja ... 40
Lampiran 2. Perhitungan Loading Katalis ... 42
Lampiran 3. Spektrum XRD pada Elektroda Pt/C, Pt-Co/C, dan Co/C ... 45
Lampiran 4. Diagram Voltammogram... ... 46
Lampiran 5. Perhitungan Nilai ECSA Elektroda Pt-Co/C ... 49
Lampiran 6. Perhitungan Nilai Konduktivitas Elektroda Pt-Co/C... 52
Lampiran 7. Pengujian Kinerja MEA ... 54
Universitas Sriwijaya BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sumber energi yang utama saat ini adalah energi fosil dari minyak bumi, gas alam, dan batubara. Sumber energi fosil tersebut merupakan sumber daya yang tidak dapat diperbaharui, dan suatu saat akan habis karena memiliki jumlah yang terbatas. Cadangan minyak bumi dan gas bumi di Indonesia diperkirakan tidak akan berumur lebih dari 25 tahun. Jika tidak ada penemuan cadangan baru, maka diperkirakan cadangan yang ada hanya cukup untuk konsumsi selama 18 tahun untuk minyak bumi, 50 tahun untuk gas bumi dan 150 tahun untuk batubara. Oleh karena itu, untuk mengantisipasi kekurangan bahan bakar dalam beberapa tahun kedepan, maka diperlukan sumber energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi manusia yang meningkat (Kulsum 2010). Fuel cell merupakan salah satu alternatif yang sesuai, dimana Fuel cell adalah perangkat elektrokimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Ada beberapa jenis sel bahan bakar, seperti Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), Alkaline Fuel Cell (AFC), Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), Microbial Fuel Cell (MFC) dan Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) (Ong, Kamarudin et al. 2016).
Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) adalah perangkat elektrokimia yang mengubah energi kimia reaktan secara langsung menjadi energi listrik. DMFC memiliki beberapa keunggulan dibandingkan jenis bahan bakar fuel cell yang lainnya seperti penanganan, penyimpanan dan pengangkutan metanol yang mudah, kepadatan energi teoritis yang tinggi, pengisian bahan bakar yang cepat, dan lainnya. Berdasarkan mode umpan bahan bakar, DMFC dapat dikategorikan sebagai DMFC umpan aktif dan DMFC umpan pasif.
DMFC umpan aktif memiliki perencanaan tambahan seperti pompa dan blower untuk memasok bahan bakar dan oksidan ke lapisan katalis. Komponen tambahan ini membuat struktur sel lebih kompleks dan mengurangi kepadatan energi sel. Di sisi lain, DMFC pasif bergantung pada sarana pasif seperti difusi, konveksi alami dan aksi kapiler untuk pengangkutan reaktan dan produk. DMFC pasif menawarkan banyak keuntungan dibandingkan DMFC aktif seperti struktur
2 Universitas Sriwijaya yang lebih sederhana, kepadatan energi sel teoritis yang tinggi, dan yang lainnya. Oleh karena itu, DMFC pasif dianggap sebagai sumber daya yang menjanjikan untuk perangkat elektronik portabel seperti telepon seluler, laptop dan lain-lain (Shrivastava, Thombre et al. 2014).
Komponen terpenting dalam DMFC adalah Membrane Electrode Assembly (MEA) yang merupakan pusat reaksi elektrokimia pengubahan bahan bakar dan oksigen (oksidan) menjadi energi listrik dan air sebagai buangan. MEA merupakan gabungan antara dua elektroda (katoda dan anoda) yang mengapit membran elektrolit pada kedua sisi (Starz et al. 2002).
Secara umum, katalis yang digunakan dalam elektroda (baik anoda maupun katoda) fuel cell berupa katalis berbasis platina yang cukup mahal dan kecenderungan mudah teracuni oleh karbon monoksida. Untuk meningkatkan efisiensi transfer elektron dari katoda ke akseptor elektron, platinum (Pt) telah banyak digunakan sebagai katalis katodik, karena dapat mengurangi energi aktivasi reaksi katodik dan meningkatkan laju reaksi.
Selain menggunakan katalis platina, digunakan pula logam golongan transisi lain sebagai katalis pendukung platina, seperti katalis Co yang telah dilakukan oleh (Woo et al. 2011). Penggunaan katalis Co tersebut untuk meningkatkan fungsi katalitik elektroda dan mengurangi kandungan platina, dimana platina dapat mereduksi O2 menjadi H2O menggunakan katalis Pt/C yang
termodifikasi. Di sisi lain, dengan katalis platina, pembentukan H2O terjadi secara
tidak langsung, akan tetapi didahului oleh fase pembentukan peroksida (H2O2)
yang asam,sehingga katalis platina menjadi cukup lemah untuk mereduksi O2
(Nurita 2016).
MEA (khususnya elektroda) mempunyai fungsi sangat penting, maka perlu mendapat perhatian khusus dalam hal upaya pencapaian kerapatan arus (current density) yang tinggi dan daya tahannya. Untuk menghasilkan elektroda dengan kinerja tinggi perlu diperhatikan kandungan dan jenis katalis serta metode pembuatannya.Saat ini, banyak teknik telah dieksploitasi untuk membuat MEA, dimana elektrokatalis dapat dilapisi, baik ke lapisan difusi gas (berbasis GDL MEA), atau langsung ke membran elektrolit (MEA berbasis Catalyst-Coated Membrane / CCM atau membran berlapis katalis).
3 Universitas Sriwijaya Metode CCM membuat kontak yang baik antara lapisan katalis dan membran elektrolit, yang secara efektif dapat mengurangi pemuatan katalis tanpa mengorbankan kinerja sel. Dengan metode CCM, sentuhan antar muka antara elektroda dan lapisan katalis sangat meningkat karena lapisan katalis dilapiskan langsung ke atas membran. Oleh karena itu, langkah hot press / penekanan panas bisa dihilangkan dengan metode CCM (Sun, Ran et al. 2010).
Karena penggunaan katalis pendukung penting untuk mengurangi kandungan Pt dan penggunaan metode CCM dipandang penting untuk dikembangkan, maka perlu dilakukan penelitian untuk menerapkan kedua metode dalam pembuatan MEA untuk DMFC.
1.2. Rumusan Masalah
Katalis yang umum digunakan dalam elektroda fuel cell berupa katalis platina yang cukup mahal dan kecenderungan mudah teracuni oleh karbon monoksida. Untuk itu, dibutuhkan katalis logam lain yang dapat digunakan sebagai katalis pendukung platina, seperti kobalt. Selain itu, penggunaan metode yang tepat dalam menempelkan katalis, menjadi bahan kajian menarik lainnya.
Pada penelitian ini akan dicoba penggunaan campuran katalis Pt dengan logam lain, yaitu Co dalam substrat karbon. Gabungan antara Pt-Co merupakan gabungan katalis yang sangat populer karena memiliki ukuran yang kecil, kestabilan yang sangat baik, dan aktivitas katalitik yang tinggi (Liu et al. 2017). Selain itu, penggunaan katalis Co juga untuk meningkatkan fungsi katalis elektroda dan mengurangi kandungan platina, dimana platina dapat mereduksi O2
menjadi H2O menggunakan katalis Pt/C yang termodifikasi. Di sisi lain, dengan
katalis platina, pembentukan H2O terjadi secara tidak langsung, akan tetapi
didahului oleh fase pembentukan peroksida (H2O2) yang asam. Sehingga katalis
platina menjadi cukup lemah untuk mereduksi O2 (Nurita 2016).
Penelitian pembuatan katalis Pt-Co/C ini diharapkan dapat menimalisir penggunaan katalis tunggal Pt/C yang cukup mahal dan kecenderungan mudah teracuni oleh karbon monoksida. Penurunan kandungan katalis Pt, akan menurunkan harga fuel cell secara keseluruhan. Selain itu, penggunaan metode
Catalyst Coated Membrane (CCM) / membran berlapis katalis untuk DMFC
4 Universitas Sriwijaya pembuatan MEA untuk PEMFC. Untuk melakukan karakterisasi elektroda yang meliputi kristalografi dilakukan dengan XRD, uji aktivitas katalitik dilakukan konduktivitas elektrik dan Cyclic Voltammetry (CV), serta uji kinerja MEA dengan peralatan fuel cell test station.
1.3. Tujuan Penelitian Tujuan Penelitian ini adalah :
1. Sintesis katalis Pt-Co/C dan membuat elektroda DMFC dengan beberapa variasi kandungan katalis Pt-Co/C dengan menggunakan metode Catalyst-Coated Membrane (CCM) serta karakterisasi elektroda DMFC yang berupa kristalinitas dengan XRD, pengukuran sifat elektrokimia elektroda dengan menggunakan metode voltammetri siklik, dan pengukuran konduktivitas elektrik dengan metode Two Probes.
2. Menguji kinerja Membrane Electrode Assembly (MEA) dari elektroda Pt-Co/C pada DMFC dengan kondisi tanpa beban / Open Circuit Voltage (OCV) serta kondisi dengan beban dan menentukan rasio Pt : Co yang terbaik.
1.4. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai karakterisasi elektroda DMFC dan uji kinerja Membrane Electrode Assembly (MEA) dengan menggunakan katalis tunggal Pt dengan katalis gabungan Pt dan Co yang menggunakan metode Catalyst-Coated Membrane (CCM) / membran berlapis katalis sehingga dapat diaplikasikan pada Direct Methanol Fuel Cell (DMFC).
Universitas Sriwijaya DAFTAR PUSTAKA
Ahn, Sang Hyun, Insoo Choi, Oh Joong, and Jae Jeong. 2012. One-Step Co-Electrodeposition of Pt – Ru Electrocatalysts on Carbon Paper for Direct Methanol Fuel Cell. Chemical Engineering Journal. 181–182: 276–80. Bessarabov, Dmitri, and Adam Hitchcock. 2009. Advances in Structural and
Chemical Analysis of Catalyst- Coated Membranes for Hydrogen Fuel Cell Applications. Membrane Technology (December).
Candra, Venywijayanti, and Pirim Setiarso. 2015. Siklik Menggunakan Elektroda Pasta Karbon Termodifikasi Measuring Zn Metal On Waterspinach By Cyclic Voltametry: 3–4.
Chang, Ying-Yue, Hua-Zhang Zhao, Chen Zhong, and An Xue. 2014. Effects of Different Pt-M (M = Fe, Co, Ni) Alloy as Cathodic Catalyst on the Performance of Two-Chambered Microbial Fuel Cells. Russian Journal of Electrochemistry. 50(9): 885–90.
Cooper, Kevin. 2009. In Situ Pem Fuel Cell Electrochemical Surface Area and Catalyst Utilization Measurement. Fuel Cell Magazine: 1–3.
Deshpande, Saurabh S., Sushil S. Khopkar, and Ganapati S. Shankarling. 2017. A Thiazoloquinoxaline Based ‘turn-On’ Chemodosimeter for Detection of Copper Ions. Dyes and Pigments. 147: 393–99.
EG&G Technical Services, Inc. 2004. Fuel Cell Handbook. Fuel Cell 7 Edition(November): 1–352.
Frey, Th, and M. Linardi. 2004. Effects of Membrane Electrode Assembly Preparation on the Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Performance. Electrochimica Acta. 50(1): 99–105.
Husin, Husni. 2012. Katalis Bimetal Cu - Cr / Diatomea Untuk Hidrogenasi Minyak Sawit Bimetallic Cu - Cr / Diatomite Supported Catalyst For Palm Oils. Jurnal Teknologi dan Industri Pertanian Indonesia. 4(2): 1–6.
Irwan, Fadhilah, and Afdal. 2016. Analisis Hubungan Konduktivitas Listrik Dengan Total Dissolved Solid ( TDS ) Dan Temperatur Pada Beberapa Jenis Air. Jurnal Fisika Unand. 5(1): 85–93.
James, H, and Herman J Gibb. 2006. Cobalt and Inorganic Cobalt Compounds. Concise International Chemical Assessment Document. (69): 1–93.
Kim, C. and Yang, K.S., 2003. Electrochemical Properties of Carbon Nanofiber Web as an Electrode for Supercapacitor Prepared by Electrospinning.Applied Phys. Lett. 83: 1216-1218.
Kulsum. 2010. Analisa Pengembangan Dan Dampak Industri Biotanol Di Jawa Timur Dengan Metode Input Output. Tesis.
37 Universitas Sriwijaya End Plate Desain Vertikal Dengan Current Collector Tembaga Dan Stainless Steel Serta Pengujian Kinerja Menggunakan Metanol Dan Etanol. Skripsi. Lestari, Dewi Yuanita. 2012. Pemilihan Katalis Yang Ideal. Prosiding Seminar
Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA: 1–6.
Liu, Dan., Tao Yang., Junhong Chen., Kuo-Chih Chou., and Xinmei Hou. 2017. Pt-Co Alloys-Loaded Cubic SiC Electrode with Improved Photoelectrocatalysis Property. Materials. 10(8): 955.
Loghmani, Mohammad Hassan, and Abdollah Fallah Shojaei. 2014. Hydrogen Production through Hydrolysis of Sodium Borohydride : Oleic Acid Stabilized Co E La E Zr E B Nanoparticle as a Novel Catalyst. Energy. 68: 152–59.
Mahmud, Khizir. 2013. Fuel Cell and Renewable Hydrogen Energy to Meet Household Energy Demand. International Journal of Advanced Science & Technology. 54: 97–104.
Mohan, Sujith, and S O Bade Shrestha. 2009. Experimental Investigation of a Passive Direct Methanol Fuel Cell. (2): 124–28.
Mohite, B.S., S.H. Burungale, S.G. Mane, and P.N. Patil. 2000. Solvent Extraction Separation of barium(II) from Associated Elements Using 15-Crown-5 from Picrate Medium. Indian Journal of Chemistry - Section A Inorganic, Physical, Theoretical and Analytical Chemistry. 39(5): 554–56. Nurita. 2016. Pembuatan Dan Karakterisasi Elektroda Pt-Ni/C Dengan Metode
Elektrodeposisi Dan Impregnasi. Skripsi : Universitas Sriwijaya.
Ong, B. C., S. K. Kamarudin, et al. 2016. Applications of graphene nano-sheets as anode diffusion layers in passive direct methanol fuel cells (DMFC). International Journal Of Hydrogen Energy: 1-10.
Ong, B. C., S. K. Kamarudin, M. S. Masdar, and U. A. Hasran. 2017. Applications of Graphene Nano-Sheets as Anode Diffusion Layers in Passive Direct Methanol Fuel Cells (DMFC). International Journal of Hydrogen Energy. 42(14): 9252–61.
Pandiangandan, Kamisah D., and Wasinton Simanjuntak. 2013. Sintesis Katalis Heterogen MgO-SiO2 Sekam Padi Dengan Metode Sol-Gel Dan Aplikasinya Pada Reaksi Transesterifikasi Minyak Kelapa. Seminar Nasional Sains & Teknologi V Lembaga Penelitian Universitas Lampung (November): 516–24. Pollak, Elad., Isaschar Genish., Gregory Salitra., Abraham Soffer., Lior Klein., and Doron Aurbach. 2006. The Dependence of the Electronic Conductivity of Carbon Molecular Sieve Electrodes on Their Charging States: 7443–48. Rohendi, Dedi., Edy Herianto Majlan., Abu Bakar Mohamad., Wan Ramli Wan
Daud., Abdul Amir Hassan Kadhum., Loh Kee Shyuan. 2013. Characterization of Electrodes and Performance Tests on MEAs with
38 Universitas Sriwijaya Varying Platinum Content and under Various Operational Conditions. International Journal of Hydrogen Energy. 38(22): 9431–37.
Rohendi, Dedi, and Yulinar Adnan. 2010. Pembuatan Elektroda Fuel Cell Dengan Metode Elektrodeposisi Menggunakan Katalis Pt-Cr/C Dan Pt/C Dan Karakterisasinya. Jurnal Penelitian Sains. 13(C).
Shrivastava, Naveen K., Shashikant B. Thombre, and Ranjan K. Mallick. 2014. Effect of Diffusion Layer Compression on Passive DMFC Performance. Electrochimica Acta. 149: 167–75.
Sivasakthi, Palanivel, and Natarajan Sathaiyan. 2012. Cobalt Recovery from Waste Catalysts (Petroleum Refining Industry from Gujarat). 2012(March): 24–30.
Solomon, Sam., M.K. Suresh., J.K. Thomas., V.S. Prased., P.R.S. Wariar. 2012. Synthesis, Structural Analysis and Dielectric Properties of Ba8(Mg1−xZnx)Nb6O24 Hexagonal Perovskites. Ceramics International. 38(8): 6487–94.
Starz, K.-A., Ralf Zuber,. Anita Kramer., Knut Fehl., Joachim Kohler., Sandra Wittpahl. 2002. Ink for producing membrane electrode assemblies for fuel cells. U. S. P. Application. US.
Suhada, Hendrata. 2001. Fuel Cell Sebagai Penghasil Energi Abad 21. Jurnal Teknik Mesin. 3(2): 92–100.
Sulistiyono, Eko, and Murni Handayani. 2009. ISBN : 979-498-467-1 Kimia Anorganik, Analitik, Fisika, Dan Lingkungan. Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia 2009: 271–77.
Sun, Liangliang, Ran Ran, and Zongping Shao. 2010. Fabrication and Evolution of Catalyst-Coated Membranes by Direct Spray Deposition of Catalyst Ink onto Nafion Membrane at High Temperature. International Journal of Hydrogen Energy. 35(7): 2921–25.
Togar, Yan Mulders. 2012. Preparasi Katalis Praseodimium Oksida/Zeolit Klipnotilolit Aktif Untuk Meningkatkan Bilangan Oktana Pada Gasolin. Skripsi.
Woo, Seunghee., In Kim., Jae Kwang Lee., Sungyool Bong., Jaeyoung Lee., Hasuck Kim. 2011. Preparation of Cost-Effective Pt-Co Electrodes by Pulse Electrodeposition for PEMFC Electrocatalysts. Electrochimica Acta. 56(8): 3036–41.
Ye, Q., and T. S. Zhao. 2005. Abrupt Decline in the Open-Circuit Voltage of Direct Methanol Fuel Cells at Critical Oxygen Feed Rate. Journal of The Electrochemical Society. 152(11): A2238.
Yi, Lanhua., Li Liu., Xue Liu., Xingyan Wang., Wei Yi., Peiying He., Xianyou Wang. 2012. Carbon-Supported Pt E Co Nanoparticles as Anode Catalyst for
39 Universitas Sriwijaya Direct Borohydride-Hydrogen Peroxide Fuel Cell : Electrocatalysis and Fuel Cell Performance. International Journal of Hydrogen Energy. 37(17): 12650–58.
