Peningkatan kinerja membran polimer elektrolit polistirena tersulfonasi untuk aplikasi membrane electrode assembly

Abstract

Membran polimer elektrolit sel bahan bakar untuk aplikasi membrane electrode assembly (MEA) harus stabil pada suhu tinggi, memiliki konduktivitas proton yang tinggi, dan permeabilitas metanol yang rendah. Dalam penelitian ini telah dibuat MEA berbasis polistirena tersulfonasi (PSS) dengan oleum pada suhu 60 ºC. Keberhasilan proses sulfonasi ditunjukkan oleh nilai derajat sulfonasi, yaitu 21.35%. Pencirian membran menggunakan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier menunjukkan puncak serapan –SO3 di daerah 1274 cm-1 dan 1120 cm-1. MEA merupakan komponen dari proton exchange membrane fuel cell yang kedua sisi membrannya diapit oleh elektrode sebagai katalis. Katalis yang digunakan adalah Ag/C 20% dengan metode pres panas. Scanning electron microscopy menunjukkan bahwa MEA-PS memiliki struktur yang kaku dibandingkan MEA-PSS. Kinerja membran diuji menggunakan direct methanol fuel cell. MEA-PSS memiliki konduktivitas proton dan beda potensial tertinggi sebesar 2.2390×10-4 S/cm dan 350 mV. Hal ini menunjukkan bahwa MEA meningkatkan konduktivitas proton lebih tinggi.

Polymer electrolyte membrane fuel cell for membrane electrode assembly (MEA) application must be stable in high temperature, high proton conductivity, and low methanol permeability. In this experiment, MEA based on sulfonated polystyrene (PSS) was prepared by using oleum at 60 ºC. The degree of sulfonation which gained through sulfonation process is 21.35%. Membrane characterization using Fourier transform infrared spectrophotometer showed –SO3 absorption at 1274 cm-1 and 1120 cm-1. MEA is a component from proton exchange membrane fuel cell with both side of the membrane was flanked by electrode as catalyst. The catalyst used was Ag/C 20% prepared by hotpress method. Scanning electron microscopy showed that MEA-PS has a rigid structure that than of MEA-PSS. The performance of membrane was tested on direct methanol fuel cell. The MEA-PSS had the highest proton conductivity of 2.2390×10-4 S/cm and the potential different of 350 mV. This indicate that MEA can increase proton conductivity. Keyword: fuel cell, membrane electrode assembly, sulfonated polystyrene