Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Saat ini, dunia sedang mengalami krisis energi dan lingkungan akibat menipisnya cadangan bahan bakar fosil dunia dan polutan yang dihasilkan pembakaran bahan bakar fosil. Salah satu solusi yang potensial untuk mengatasi masalah-masalah tersebut adalah penerapan teknologi polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Namun, pemanfaatan PEMFC secara massal masih mengalami banyak kendala, antara lain harga katalis Pt yang mahal dan usia pemakaian PEMFC yang masih rendah. Salah satu faktor penyebab rendahnya usia PEMFC adalah terjadinya degradasi pada karbon penyangga katalis yang digunakan. Saat ini, solusi yang paling menjanjikan dari permasalahan tingginya harga katalis tanpa menurunkan kinerja PEMFC adalah penerapan teknik sputtering untuk mendeposisikan katalis platina pada penyangga karbon. Sementara itu, degradasi pada karbon penyangga katalis dapat diatasi dengan mengganti penyangga katalis carbon black Vulcan XC 72 dengan carbon nanotube (CNT) yang lebih tahan terhadap lingkungan korosif. Selain mengatasi masalah degradasi, penggunaan CNT juga dapat menurunkan loading katalis Pt karena luas permukaan efektifnya yang lebih tinggi. Luas area MWNT yang digunakan dalam penelitian ini adalah 500 m_/gr, sementara luas carbon black Vulcan XC72 adalah 250 m_/gr. Penelitian ini mengkombinasikan aplikasi CNT sebagai penyangga katalis dan teknik deposisi sputtering untuk mengoptimalkan kinerja dan memperpanjang usia pemakaian PEMFC. Penelitian ini terdiri dari 3 tahap utama, yakni fabrikasi membrane electrode assembly (MEA), set up sistem PEMFC, dan uji kinerja single cell PEMFC. Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah terbentuknya prototype PEMFC dengan kinerja yang lebih baik dan usia pemakaian yang lebih panjang dari hasil-hasil penelitian sebelumnya. Power density maksimum yang dihasilkan MEA CNT-sputtering adalah 12,57 mW/cm_. Hasil tersebut masih lebih rendah dari power density maksimum yang dihasilkan MEA komersial, yaitu 98,36 mW/cm_. Hal tersebut disebabkan rendahnya jumlah katalis Pt yang terdeposisi pada MEA. Namun, kelekatan carbon paper dan membran Nafion pada MEA CNT-sputtering lebih kuat sehingga pengelupasan carbon paper tidak terjadi setelah pengujian selama 6 jam dengan DC Electronic Load.

---

At present, the world is facing an energy crisis due to the declining reserve of fossil fuel and the environmental damage that is caused by the combustion of it. One of the most potential solution for the crisis is the application of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) technology. Unfortunately, the mass application of PEMFC is still limited due to the high price of platinum catalyst and PEMFC's short lifetime that is caused by the degradation of carbon catalyst support.

Application of sputtering technology in the catalyst deposition is one of the best solution to overcome the high cost of platinum. Meanwhile, degradation of the catalyst support can be overcome by the usage of carbon nanotube (CNT) to replace the conventional Vulcan XC72 carbon support. CNT has more resistance to acid environment, thus more resistant to corrosion. Moreover, CNT can reduce the catalyst loading due the high effective surface area.

Therefore, this research combined the application of sputtering technology and the usage of CNT as catalyst support to optimize PEMFC performance and increase its lifetime. This research consists of three main step, i.e. the fabrication of membrane electrode assembly (MEA), set up of PEMFC system, and single cell PEMFC performance test.

The expected result of this research is the fabrication of a better PEMFC prototype with longer lifetime than the previous researches. The maximum power density result of the CNT ' sputtering MEA is 12,57 mW/cm_. Meanwhile, the maximum power density of commercial MEA is 98,36 mW/cm_. The low amount of Pt that deposited in the MEA is the main reason for this low power density. However, the MEA's resistance to the peeling of carbon paper after 6 hours test in DC Electronic Load is increasing."

"ABSTRAKPolymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) merupakan salah satu energyalternative untuk mengatasi keterbatasan energi fosil, serta ramah lingkungan.Pelat bipolar merupakan komponen penting pada PEMFC sebagai pengumpul danpentransfer elektron dari anoda menuju katoda. Pada penelitian ini pelat bipolardibuat dari grafit komposit yang terdiri dari matriks grafit Electric Arc Furnace(EAF), carbon black dan multi-walled carbon nanotube sebagai filler, dan resinepoksi sebagai binder. Bahasan utama penelitian ini ialah pengaruh penambahanmulti-walled carbon nanotube yaitu sebanyak 1%, 2%, 3%, 4% dan 5% terhadapkonduktivitas karakteristik material pelat bipolar. Karakterisasi pelat bipolardengan melakukan beberapa pengujian yaitu uji konduktivitas, uji flexural, ujidensitas, uji porositas dan pengamatan dengan menggunakan FE SEM. Hasil daripeneltian ini, penambahan multi-walled carbon nanotube pelat bipolar dapatmeningkatkan sifat konduktivitas hingga menjadi 8.95 S/Cm dan kekuatanflexural bipolar yaitu sebesar 59.11 Mpa. Namun, penambahan multi-walledcarbon nanotube memiliki titik optimum pada penambahan 3%, penambahanmulti-walled carbon nanotube diatas 3% dapat menurunkan kembali sifatkonduktivitas dan flexural pelat bipolar akibat penggumpalan atau aglomerat darimulti-walled carbon nanotube

---

AbstractPolymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is one of the alternativeenergy to overcome the limitations of fossil energy, as well as environmentalfriendly. Bipolar plate in PEMFC is an important component as collector andtransferor o f electron from anode to cathode. In this research the bipolar plate ismade from graphite composite consisting of Electric Arc Furnace (EAF) graphiteas matrice, carbon black and multi-walled carbon nanotube as filler, and opxyresin and hardener as binder. The main subject of this research is effect ofaddition multi-walled carbon nanotube that is as much as 1%, 2%, 3%, 4% and5% to the characteristics of bipolar plate. Characterization of bipolar plate bydoing some testing iare conductivity test, flexural test, density test, porosity test,and observation with FE SEM. Result from this research is addition of multiwalledcarbon nanotube can improve the conductivity to be 8.95 S/cm andflexural properties of bipolar plate is 59.11 Mpa. However, the excessive additionof multiwalled carbon nanotube has an optimum point on the addition 3%, theaddition multi-walled carbon nanotube over can return decreace the conductivityand flexural properties of bipolar plate because there is agglomeration multiwalledcarbon nanotube."

"Penelitian tentang Fuel Cell juga didorong oleh kemajuan dalam pembuatan nanomaterials dan aplikasinya sebagai bahan fuel cell dalam beberapa tahun terakhir. Pengembangan teknik fabrikasi terus ditingkatkan untuk mengatasi hambatan masalah daya tahan Membrane Electrode Assembly (MEA) pada PEM Fuel Cell pada periode tertentu. Salah satu faktor yang menyebabkan menurunkan kualitas MEA adalah manajemen air yang buruk pada lapisan elektroda. Selain masalah manajemen air, kendala lain yang berhubungan dengan daya tahan fuel cell adalah degradasi katalis Pt berpenyangga karbon (carbon supported Pt, Pt/C) yang disebabkan oleh korosi karbon penyangga. Tujuan penelitian ini adalah untuk meningkatkan kinerja Membrane Electrode Assembly (MEA) dari fuel cell bertipe membran penukar proton (PEMFC) melalui dua pendekatan. Pendekatan pertama adalah perbaikan manajemen air dengan memanfaatkan teflon sebagai material hidrofobik pada MPL. Pendekatan kedua adalah penggunaan karbon nanotube sebagai lapisan Microporous (MPL) yang bertujuan untuk meningkatkan sifat konduktifitas dan masalah degradasi katalis Pt dari elektroda MEA. Dari sebuah perbandingan antara pemanfaatan teflon berjenis Polytetrafluoroethylene (PTFE) dengan Fluorinated ethylene propylene (FEP) didapatkan bahwa FEP memberikan kontribusi lebih terhadap peningkatan kualitas dalam hal ketahananannya terhadap masalah air dalam elektroda sehingga mampu bertahan hingga lebih dari 40 jam operasional dibandingkan dengan PTFE. Dalam pemanfaatan Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNT) dalam MPL didapatkan komposisi yang optimal yang mampu meningkatkan konduktivitas dari elektroda, pemakaian 50% MWCNT terhadap total karbon dalam MPL meningkatkan 43,7% konduktitas dibanding jika hanya Vulcan saja. Dan pemakaian 50% Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNT) mampu meningkatkan 44,3% konduktifitasnya. Kualitas daya yang dihasilkan dari pemanfaatan 50%MWCNT adalah 110mW/cm2, sedangkan kualitas daya yang dihasilkan dari pemanfaatan 50% SWCNT adalah 134mW/cm2.

---

Research on Fuel Cell is also encouraged by progress in the manufacture of nanomaterials and their application as fuel cell materials in recent years. Development of fabrication techniques continue to be improved to overcome barriers to durability problems Membrane Electrode Assembly (MEA) in PEM Fuel Cell at a certain period. One of the factors that lead to lower quality of MEA is poor water management on the electrode layer. In addition to water management problems, other constraints related to fuel cell durability is the degradation of Pt catalysts carbon supported (Pt/C) caused by corrosion.

The purpose of this research is to improve the performance of Membrane Electrode Assembly (MEA) of fuel cell proton exchange membrane type (PEMFC) through two approaches. The first approach is to improve water management by using Teflon as a hydrophobic material on the MPL. The second approach is to use carbon nanotubes as Microporous Layer (MPL) which aims to increase the conductivity properties of Pt catalyst and the problem of degradation of the MEA electrodes.

From a comparison between the utilization of Polytetrafluoroethylene (PTFE) with Fluorinated ethylene propylene (FEP) Teflon manifold was found that FEP contribute more to improving the quality in terms of durability to the problem of water in the electrodes, that can operated more than 40 hours compared with PTFE.

In the use of Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNT) in MPL obtained the optimal composition that is able to increase the conductivity of the electrode, the use of 50% of MWCNT from total carbon in the MPL can increase 43.7% than if only used Vulcan only. And use 50% of Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNT) can increase 44.3% conductivity. The quality of power generated from the utilization of 50% MWCNT is 110mW/cm2, while the quality of power generated from the utilization of 50% SWCNT is 134mW/cm2. "

"Pemanfaatan PEMFC masih memiliki kendala, yakni degradasi penyangga katalis berupa carbon black. Carbon black dapat diganti dengan carbon nanotube (CNT) yang terorientasi tegak karena menghasilkan kinerja lebih tinggi. Pada penelitian ini CNT ditumbuhkan diatas carbon paper menggunakan metode floating catalyst-CVD dengan variasi temperatur 700oC-900oC, sumber karbon berupa metana, dan katalis ferrocene yang dipanaskan 200oC pada bubbler. Konversi metana meningkat dengan meningkatnya suhu reaktor. Carbon loss pada 700oC, 800oC, dan 900oC sebesar 98,31%, 95.01% dan 96.69%, tingginya carbon loss dikarenakan sedikitnya katalis yang terdeposisi pada carbon paper. Hasil SEM menunjukan CNT terorientasi tegak pada suhu penumbuhan 800oC dan 900oC dengan OD dan panjang sebesar 36 nm dan 10 μm. Hasil yang didapatkan kurang efektif untuk aplikasi fuel cell, karena densitas CNT yang terbentuk rendah dan besarnya rasio diameter dan panjang CNT.

---

AbstractUtilization of PEMFC still have constraints, wich is degradation of catalyst support carbon black. Carbon black can be replaced with vertically aligned carbon nanotube as it results in higher performance. In this study CNT directly grown on carbon paper using floating catalyst-CVD method with temperature variation 700oC-900oC, using methane as carbon source, and catalyst ferrocene heated at 200oC in bubbler. Methane conversion increases with increasing temperature of reactor. Carbon loss at 700oC, 800oC, and 900oC are 98.31 %, 95.01%, and 96.69% respectively, the high carbon loss due to slightly catalyst deposited on carbon paper. SEM results showed vertically aligned CNT growth at 800 oC and 900oC with OD and length are 36 nm and 10 μm respectively. The results obtained are less effective for fuel cell applications, because of the low density of CNT formed and the higher ratio of diameter and length of the CNT."

"Fuel Cell merupakan sumber energi alternatif yang mengkonversi hidrogen menjadi energi listrik, dimana fuel cell yang potensial dikembangkan adalah Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) berbahan dasar polimer komposit. Peluang pengembangan PEMFC masih terbuka, terutama pada material pelat bipolar sebagai bagian dari fuel cell untuk menurunkan harganya. Penelitian ini bertujuan untuk mendapat komposisi optimum pelat bipolar tersebut dengan menggunakan bahan utama grafit sintetis, polimer termoset epoxy, serta penambahan carbon black dengan lima komposis variabel carbon black yaitu 10; 12,5; 15; 17,5 dan 20 wt% menggunakan metoda compression moulding pada temperatur 70 °C dengan tekanan 300 kg.cm-2 selama 4 jam. Konduktivitas listrik tertinggi sebesar 0,32 S.cm-1dicapai pada penambahan carbon black 12,5 wt% dan kekuatan fleksural hanya mencapai 16,21 MPa, sedangkan kekuatan fleksural dan porositas yang optimum terjadi pada penambahan carbon black sebesar 10 wt%. Densitas pelat bipolar tidak mempunyai dampak yang signifikan terhadap penambahan carbon black.

---

Fuel Cell is an alternative energy source that converting hydrogen into electric energy. One of potential developed fuel cell is Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) composite material based. PEMFC development opportunities are still open, especially on the bipolar plate material as part of fuel cell that can reduce the cost.

This research aimed to obtain the optimum composition of PEMFC's bipolar plate using the main ingredient of synthetic graphite, epoxy thermoset polymer, and addition of carbon black with five variable composition, 10; 12.5; 15; 17.5 and 20 wt% using a compression moulding method at temperature of 70 °C and at pressure of 300 kg.cm-2 for 4 hours.

The highest electrical conductivity is 0.32 S.cm-1, which is achieved in the addition of 12.5 wt% carbon black and flexural strength only reaches 16.21 MPa, while the optimum flexural strength and porosity occurred on the addition of 10 wt% carbon black. Density of the bipolar plate has no significant effect on the addition of carbon black."

"Saat ini krisis energi dan permasalahan lingkungan makin meningkat. Bahan baker fosil terbatas jumlahnya karena sifatnya yang tidak dapat diperbaharui serta dapat menimbulkan polusi udara. Penelitian mengenai penganti bahan bakar fosil telah lama dimulai. Jenis energi alternatif yang cukup berkembang saat ini adalah sel bahan baker atau fuel cell yang dapat mengkonversi energi kimia secara langsung menjadi energi listrik. Pengembangan teknologi ini diharapkan mampu mengatasi kebutuhan energi yang semakin meningkat dewasa ini. Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia (DTK FTUI) telah memulai riset mengenai fuel cell yang berjenis Polymer Electrolyte Membrane (PEM) sejak awal tahun 2004. Namun, dalam perkembangannya sampai saat ini masih masih dihasilkan kinerja yang rendah. Salah satu penyebabnya adalah kualitas Membrane Electrode Assembly (MEA) yang kurang baik. Sistem fuel cell di DTK juga dapat menurunkan kinerja fuel cell. Skripsi ini membahas menganai penggunaan teknik sputtering untuk fabrikasi MEA. Teknik sputtering memberikan hasil yang baik pada fuel cell berbahan bakar hydrogen (PEMFC). MEA dengan taknik sputtering menghasilkan power density maksimum 138,6 dengan loading katalis 0,08 mg/cm2, sedangkan MEA konvensional dengan loading 0,2 mg/cm2 hanya menghasilkan 93,7 mW/cm2. Tetapi sputtering memberikan hasil yang rendah pada fuel cell berbahan bakar metanol (DMFC). MEA DMFC dengan teknik sputtering hanya memberikan power density maksimum 0,51 mW/cm2, sementara MEA konvensional mencapai 2,23 mW/cm2. Hal ini karena deposisi katalis Ru dilakukan secara terpisah dengan Pt sehingga keduanya tidak dapat membentuk logam paduan (alloy), yang pada akhirnya menurunkan kinerja MEA. Sistem fuel cell sebagai salah satu penyebab rendahnya kinerja pada DMFC telah dievaluasi. Penyebab utama rendahnya kinerja fuel cell di DTK adalah sistem aliran bahan bakar yang menyebabkan rendahnya tekanan gas reaktan. Yang kedua adalah kualitas cell stack sehingga yang menyebabkan tingginya resistensi sel. Dan yang terakhis adalah pembacaan DC E-Load di DTK memberikan nilai yang lebih rendah dari nilai yang sebenarnya.

---

World concern about energy and environmental issues is now increasing. Fossil fuels as a main source of energy is begin to deplete. Fossil fuels also cause severe damage to air quality due to its contaminant and incomplete combustion. Development for another energy source has begun since long ago. Fuel cells are one of the most developing alternatives. A fuel cell is able to produce electricity from a fuel directly, thus increasing its efficiency. Fuel cells can run with many renewable energy source such hydrogen and alcohol. Development of fuel cell is expected to respond the energy demand nowadays. Chemical Engineering University of Indonesia has begun a research on Polymer Electrolyte Membrane (PEM) based fuel cells since 2004s. But its development still features a low performance. This low outcome is caused by the quality of Membrane Electrode Assembly (MEA) and the system itself.

This research paper has been investigated the sputter deposition method as a tool for manufacturing fuel cell electrodes. This method gave a good result for hydrogen fuel cell PEMFC compared to conventional method. MEA with sputtering has 138.6 mW/cm2 maximum power densities with 0.08 mg/cm2 catalyst loading, since conventional method only gave 93.7 mW/cm2 maximum power densities with 0.2 mg/cm2 catalyst loading. But sputtering has an unexpected result for methanol fuel cell DMFC. Performance of DMFC MEA used sputtering only has 0.51 mW/cm2 maximum power densities, since conventional gave 2.23 mW/cm2 maximum power densities. This low performance was due to the sputtering method that deposit ruthenium catalyst separately with platinum. It made both of them wasn't able to form alloy metal, thus lowering performance. The fuel cell system as cause of low performance was also evaluated in this research. The main problem in fuel cell system is in the fueling system and oxidant. It contributed in lowering reactant pressure. The second problem is in fuel cell stack that contributed in high resistance of cell. The last problem is placed on the measurement instrument, the DC Electronic Load. Its reading was lower than the actual values."

"Krisis energi dunia yang menyebabkan dibutuhkannya suatu terobosan dibidang energi yang bersifat terbarukan, ramah lingkungan juga menghasilkan efisiensi yang tinggi. terhadap Proton Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) salah satu energi alternatif yang sedang gencar dilakukan penelitian untuk menghasilkan kontribusi dalam krisis energi dunia. Tingginya biaya produksi PEMFC menyebabkan komponen ini mahal untuk itu, focus penelitian ini terhadap material yang akan digunakan untuk mengurangi biaya produksi. Penelitian ini dilakukan melihat pengaruh karakteristik penambahan 1-5%wt Multiwalled Carbon Nano Tube (MWCNT) dari total berat grafit terhadap Proton Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC). MWCNT merupakan pengisi yang berukuran nano dan merupakan konduktor yang bagus yang fungsinya sebagai pengisi. Material yang digunakan dalam pembuatan pelat bipolar PEMFC yaitu grafit dari limbah industri baja tungku pembakaran listrik (EAF) berfungsi sebagai penguat, MWCNT, dan epoksi sebagai matriks. Metode fabrikasi yaitu pencampuran material dengan pengaduk berkecepatan tinggi, kemudian tekan panas selama empat jam dan didinginkan selama 12 jam kemudian. Hasil paling optimum didapatkan pada 5%wt MWCNT dengan nilai konduktifitas (ASTM B 193) 6.84 S/cm, kekuatan fleksural (ASTM D790) 97.14 MPa, densitas (ASTM D792) 1.80 g/cm3, porositas (ASTM C20) 0.34 %, sedangkan pada topografi perpatahan dilihat dengan menggunakan Field Emission Scanning Electron Microscope (FE SEM) dengan kondisi permukaan yang terdapat penggumpalan MWCNT sebagai inisiasi perpatahan.

---

World energy crisis that caused it needs a breakthrough in the field of energy that are renewable, environmentally friendly also produces high efficiency. Proton Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is one alternative energy is being intensively conducted research to produce a contribution to the world energy crisis. The high cost of production is expensive PEMFC cause components to it, focus on the study material to be used to reduce the cost of production. This research was conducted to see the influence of the characteristics of the addition of 1-5% Multiwalled Carbon Nano Tube (MWCNT) of the total weight of graphite against electrolyte Proton Membrane Fuel Cell (PEMFC). MWCNT is a nano sized fillers and is a good conductor that functions as a filler. Materials used in the manufacture of the graphite bipolar plates of PEMFC steel industry waste electrical furnace (EAF) to function as an amplifier, MWCNT, and epoxy as a matrix. The fabrication method is mixing the material with a high-speed mixer, then press hot for four hours and cooled for 12 hours. The most optimum results obtained at 5 %wt MWCNT conductivity value (ASTM B 193) 6.84 S / cm, flexural strength (ASTM D790) 97.14 MPa, density (ASTM D792) 1.80 g/cm3, porosity (ASTM C20) 0.34%, while the topography of fracture seen using Field Emission Scanning Electron Microscope (FE SEM) with surface conditions contained MWCNT agglomeration as fracture initiation."

"Polymer elektrolyte membrane fuel cell merupakan energi alternatif menjanjikan dikarenakan efisiensi tinggi dan emisinya rendah. Pelat bipolar merupakan komponen utama dari PEMFC yang hampir mempengaruhi seluruh berat dan harga dari sel. Pada penelitian ini, material untuk pelat bipolar adalah komposit polimer yang dibuat dengan compression molding pada temperatur 70°C, tekanan 300 kg/cm2 selama 4 jam. Epoxy resin sebagai matrik komposit dicampurkan dengan grafit, 5% carbon black dan 50 mg, 100 mg, 150 mg, 200 mg polyaniline yang digunakan untuk meningkatkan konduktivitas listrik. Untuk mengetahui sifat mekanis pelat bipolar, dilakukan pengujian densitas, konduktivitas, fleksural, porositas dan SEM, serta EDS, sedangkan untuk sifat permukaan, dilakukan pengujian sudut kontak. Hasil pengujian menunjukkan bahwa pengaruh dari polyaniline sebagai polimer konduktif baru terlihat pada penambahan 200 mg, dimana memiliki konduktivitas 0,295 S/cm dan kekuatan fleksural 24, 549 Mpa.

---

Polymer electrolyte membrane fuel cell is a promising alternative energy because of high eficiency and low emission. Bipolar plate is a major component of PEMFC, which takes large portion of cell volume and cost. In this study, material fo bipolar palte is polymer composite were fabricated by compression molding at temperature 70°C, pressure 300 kg/cm2 for 4 hours. Epoxy resin as composite matrix mixed with graphite, 5 % carbon black and 50 mg, 100 mg, 150 mg, 200 mg polyaniline, were used for increasing the electric conductivity.

Mechanical properties of bipolar plate were identified by density, conductivity, flexural, porosity, SEM and EDS testing, whereas for surface properties, contact angle were tested. The results show that polyaniline as conducting polymer would be affected at 200 mg addition, which has conductivity 0,295 S/cm and flexural strength 24,549 Mpa."