Peningkatan Kinerja Membran Polisulfon Berpengisi Nanosilika Abu Ketel Industri Gula pada Direct Methanol Fuel Cell

Abstract

Abu ketel merupakan hasil samping industri gula yang kaya akan kandungan silika. Nanosilika dimanfaatkan sebagai pengisi membran elektrolit karena dapat meningkatkan hidrofilitas dan kinerja membran. Membran elektrolit merupakan komponen kunci dalam direct methanol fuel cell (DMFC) yang harus memiliki konduktivitas proton tinggi, permeabilitas metanol rendah, dan stabilitas baik. Membran polisulfon-nanosilika dikembangkan untuk menggantikan membran Nafion. Tujuan penelitian ini yaitu menganalisis pengaruh konsentrasi H2SO4 1.5 M, 2 M, dan 2.5 M sebagai agen sulfonasi terhadap kinerja membran polisulfon-nanosilika serta pengaruh katalis Ag/C atau Cu/C terhadap kinerja membrane electrode assembly (MEA). Derajat sulfonasi polisulfon konsentrasi H2SO4 1.5 M, 2 M, dan 2.5 M meningkat berturut-turut yaitu 20.28%, 28.55%, dan 65.86%. Peningkatan konsentrasi H2SO4 meningkatkan water uptake, methanol uptake, permeabilitas metanol, konduktivitas proton, dan beda potensial membran. Membran polisulfon-nanosilika konsentrasi H2SO4 2.5 M menghasilkan kinerja tertinggi pada penelitian ini dengan water uptake 45.72%, methanol uptake 28.33%, permeabilitas metanol 6.97x10-5 cm2/s, konduktivitas proton 6.55x10-3 S/cm, dan beda potensial 66.70 mV. Fabrikasi membran menjadi MEA dengan katalis Ag/C atau Cu/C juga meningkatkan konduktivitas proton dan beda potensial. MEA berkatalis Ag/C menghasilkan konduktivitas proton 23.79x10-3 S/cm dan beda potensial 281 mV yang lebih tinggi dibandingkan MEA berkatalis Cu/C dan membran tanpa katalis.