Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Metode baru dan karakterisasi membran komposit PVA-TMSP tersulfonasi untuk aplikasi sel bahan bakar metanol langsung (DMFC) telah diinvestigasi. Pembuatan membran PVA-TMSP tersulfonasi dilakukan melalui tahapan pengikatan silang antara larutan PVA dan trimethoxysilyl propanethiol (TMSP) dengan metode sol-gel dan katalis HCl pekat. Konsentrasi TMSP divariasikan dari 1% hingga 3%. Larutan dalam bentuk gel dituangkan di atas lembaran logam untuk mendapatkan lembaran tipis membran. Membran tersebut kemudian dioksidasi dengan H2O2 pada berbagai variasi konsentrasi (10-30%), untuk mengkonversi gugus merkapto menjadi gugus sulfonat. Pengamatan terhadap proses pengikatan silang serta keberadaan gugus sulfonat, dilakukan dengan teknik spektroskopi inframerah, yang hasilnya ditunjukkan dengan frekuensi vibrasi masing-masing pada 1140-1200/cm and 1200-1145/cm.Pengamatan membran dengan SEM-EDX menunjukkan hasil bahwa distribusi partikel silika dalam reaksi sol-gel tidak merata yang disebabkan oleh cepatnya laju pertukaran reaksi kondensasi. Nilai derajat pengembangan menurun drastis seiring dengan meningkatnya konsentrasi metanol di dalam membran PVA-TMSP tersulfonasi, yang berkebalikan dengan nilai derajat pengembangan untuk membran komersial Nafion. Nilai maksimum kapasitas penukar ion dari membran adalah 1,82 mmol/g sedangkan konduktivitas proton tertinggi sebesar 3,9 x 10-4S/cm. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa membran tersebut berpotensi untuk diaplikasikan di dalam sistem DMFC.

---

Novel preparation and characterization of sulfonated polyvinyl alcohol (PVA)?trimethoxysilyl propanethiol (TMSP) membranes for direct methanol fuel cell (DMFC) application have been investigated. Preparation of sulfonated PVA- TMSP membrane was conducted by crosslinking steps using sol-gel method and a catalyst of concentrated HCl. TMSP concentrations were varied from 1% to 3%. The gel solution was cast on to the membrane metal plate to obtain membrane sheets. The membrane was then oxidized in H2O2 concentrations of (10-30%) to convert the mercapto groups into sulfonate group.

Investigations of the cross-linking process and the existence of sulfonate group were conducted by infrared spectroscopy as shown for frequencies at 1140?1200/cm and 1200-1145/cm respectively. The scanning electron microscope?energy dispersive X-rays (SEM-EDX) of the membranes indicated that the distribution of silica particles from sol-gel reaction products was uneven due to the fast exchange rate of condensation. The degree of swelling decreased as methanol concentrations in crease for sulfonated PVA-TMSP membrane which opposed toward the value of commercial Nafion membrane. The maximum value of ion exchange capacity of the membrane was 1.82 mmol/g whereas the highest proton conductivity was 3.9 x 10-4 S/cm. Therefore it can be concluded that the membrane was a potential candidate for application in DMFC."

"Permasalahan sistem DMFC secara umum adalah adanya kinetic loss di sisi katoda dan anoda yang berbasis logam Platina (Pt) sehingga densitas arusnya lebih kecil dibandingkan PEMFC konvensional. Selain itu, mahalnya harga logam Pt menyebabkan harga elektroda tinggi. Khusus di sisi katoda terjadi methanol crossover karena permeasi metanol dalam membran Nafion yang menyebabkan mixed potential (penurunan potensial katoda karena terjadi reaksi oksidasi dan reduksi secara bersamaan) sehingga kinerja DMFC keseluruhan menurun. Tujuan penelitian ini adalah mensintesis elektrokatalis bimetal yang mampu meningkatkan unjuk kerja Oxygen Reduction Reaction (ORR) dan meminimalkan mixed potential akibat methanol crossover di katoda agar kinerja sel keseluruhan meningkat. Tahapan penelitian meliputi: preparasi katalis dengan metode Polyol yang sudah dimodifikasi, karakterisasi katalis dengan XRF (X-Ray Fluoresence) untuk mengetahui komposisi elektrokatalis, fabrikasi membrane electrode assembly (MEA) di mana katalis katoda dan anoda (katalis komersial E-TEK) digabungkan, dan uji sel tunggal untuk mengetahui kinerja sel bahan bakar dari sisi densitas arus dan voltase. Pemilihan logam tungsten/wolfram (W) didasarkan atas sifat methanol tolerance yang dimilikinya dan oxygen vacancies atau defect yang dimiliki oleh logam tersebut atau oksidanya sehingga dapat menfasilitasi pengikatan dan desosiasi oksigen. Preparasi katalis menghasilkan tiga komposisi katalis bimetal Pt- W/C dengan desain di mana kandungan Pt semakin berkurang dan kandungan W semakin bertambah. Hasil karakterisasi katalis dengan XRF menunjukkan bahwa komposisi katalis tidak sesuai desain masih mengandung pengotor seperti S dan Cr. Pada uji aktivitas elektrokimia sel tunggal menggunakan katalis anoda Pt-W/C didapatkan tegangan maksimum 427 - 491 mV dan densitas energi maksimum 1.86 - 7.33 mW. Kinerja DMFC terbaik didapatkan pada katalis katoda hasil preparasi dengan komposisi Pt-W 0.7:0.3 yaitu densitas energi maksimum sebesar 7.33 mW/cm2 pada 214 mV dan 34.24 mA/cm2. Kinerja ini lebih baik dari katalis katoda Pt/C yaitu densitas energi maksimum 4.67 mW/cm2 pada 171 mV dan 27.36 mA."

"Perkembangan DMFC saat ini menyatakan bahwa elektrokatalis Pt-Ru-Mo merupakan elektrokatalis yang terbaik untuk anoda DMFC. Namun, belum diketahui komposisi dan \oading optimal dari elektrokatalis tersebut untuk menghasilkan kinerja terbaik pada sistem DMFC. Sintesis elektrokatalis Pt-Ru-Mo/C sebagai anoda DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) dibuat berdasarkan paten Seol Ah Lee, dkk. yang telah dimodifikasi, akan diteliti lebih lanjut komposisi dan loading optimal. Oleh karena itu dibuat sampel dengan variasi komposisi mol logam 1:1:1; 0,8:1:1,2; 0,6:1:1,4 dan variasi loading paduan logam yaitu 3 mg/cm² dan 4 mg/cm². Karakterisasi elektrokatalis dilakukan dengan XRF dan XRD. Modifikasi prosedur (sentrifugasi) berhasil mengurangi kandungan Cl dalam elektrokatalis. Hal ini ditunjukkan oleh hasil XRF untuk kandungan Cl, 7,98% berat untuk komposisi 1:1:1 sedangkan untuk komposisi 0,8:1:1,2 dan 0,6:1:1,4 sebesar 22,26 dan 22,93% berat (tidak menggunakan sentrifugasi). Hasil analisa XRD menunjukkan bahwa pada Pt-Ru-Mo/C 0,8:1:1,2 terdapat MoO dan MoCl5, dan LiBH4. Keberadaan senyawa tersebut mengurangi kinerja elektrokatalis. Uji sel tunggal digunakan untuk mengetahui aktivitas elektrokimia elektrokatalis pada sistem DMFC. Komposisi optimal dari ketiga variasi komposisi mol logam Pt-Ru-Mo/C adalah komposisi 0,8:1:1,2, dimana jumlah Pt-Ru yang optimal (tidak terlalu besar) sehingga penambahan logam ketiga meningkatkan aktivitas elektrokimia elektrokatalis. Densitas energi maksimum komposisi ini yaitu 1,23 mW/cm² pada densitas arus 7,29 mA/cm². Kinerja ini lebih rendah dibandingkan elektrokatalis komersial Pt-Ru/C, dimana densitas energi maksimum 16,58 mW/cm2 pada 43,7 mA/cm². Sementara pengaruh loading tidak memberikan hasil yang signiflkan dimana hanya terjadi peningkatan densitas energi sekitar 0,3 mW/cm². Densitas arus yang rendah pada elektrokatalis hasil sintesis ini diperkirakan terjadi karena terdapatnya pengotor dan bentuk serbuk elektrokatalis yang masih kasar, yang membuat kualitas MEA berkurang."

"Elektrokatalis Pt-Ru-Mo/C dan Pt-Ru-Cr/C yang dibuat berdasarkan metode Seol Ah Lee, dkk. yang telah dimodifikasi ingin diteliti lebih lanjut dalam peranannya sebagai anoda Dtrect Methanol Fuel Cell (DMFC). Diharapkan penggunaan logam ketiga, Mo dan Cr, dapat mengurangi peracunan oleh senyawa intermediate (-CO ads) pada permukaan logam paduan berbasis Pt Oleh karena itu dibuat dua buah sampel dengan loading Pt yang sama yaitu I mg/cm2, agar dapat dilihat efek kehadiran Mo dan Cr sebagai logam ketiga (M) dalam Pt-Ru-M/C dalam MEA dengan luasan 6,5 cm, Karakterisasi elektrokatalis dilakukan dengan XRF dan XRD. Modifikasi prosedur berhasil mengurangi kandungan Cl dalam sampel. Hal ini ditunjukkan oleh hasil XRF untuk kandungan Cl, yaitu 16,2940 % berat untuk Pt-Ru-Cr/C. Sedangkan dalam Pt-Ru-Mo/C sebesar 8,5257 % berat. Sedangkan hasil XRD menunjukkan di Pt-Ru-Mo/C terdapat Mo dan MoCis sedangkan untuk elektrokatalis Pt-Ru-Cr/C terdapat Pt, Ru dan CrCh. Selain itu dilakukan uji setengah sel dengan dilakukan pada suhu ruang (25"C) dengan larutan elektrolitnya rnerupakan campuran I M H2SO-1 dan 0,5 M CH3OH Elektroda kerja menggunakan lempengan platina ( 1,5 cm2 ) yang telah dilapisi dengan bubuk elektrokatalis. proses pengelemannya menggunakan lem autoseal yang tahan pada kondisi asam. Untuk elektrode pembantu (counter electrode) menggunakan Pt. Sedangkan electrode referensi digunakan Ag/AgCI. Lalu dilakukan..."

"Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) dapat menjadi solusi penyedia energi massadepan karena bahan bakarnya yang cair, temperatur operasi yang rendah dan densitas energi yang tinggi. DMFC dapat diaplikasikan pada perangkat portable salah satunya Chem E-Car.Chem E-Car merupakan prototype model mobil menggunakan tenaga penggerak dari energi kimia.Pada penelitian ini dilakukan desain, fabrikasi, dan uji kinerja DMFC yang akan digunakan sebagai sumber energi penggerak Chem E-Car. Membran Electrode Assembly (MEA) difabrikasi menggunakan katalis komersial Pt (katoda) - PtRu (anoda) dengan metode brush coatingpada kertas karbon.Bipolar plate didesain dan difabrikasi dari plat grafit dengan flowfield jenis serpentin.DMFC hasil fabrikasi terdiri dari tiga unit sel yang disusun seri memiliki massa 1020 gram, berdimensi 10 cm x 10 cm x 4 cm dan luas aktif total 108 cm2. Hasil uji kinerja sel tunggal DMFC menunjukkan Open Circuit Voltage (OCV) 504 mV, densitas daya maksimum 3,7 mW/cm2 pada voltase 212 mV dan densitas arus 17,8 mA/cm2 dalam kondisi operasi suhu ruang, metanol 2 M 0,04 mL/detik (pasif) dan oksigen 10 psig.Kinerja DMFC harus ditingkatkan untuk dapat diaplikasikan pada Chem E-Car.

---

Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) can be the solution for energy in the future, because of its fuel in liquid form, low operating temperature and high energy density. DMFC can be applied in portable devices like Chem E-Car. Chem E-Car is a prototype model of a car that uses propulsion of chemical energy.

The objective of this research is to design, fabricate, and apply performance testing of DMFC, which will be used as Chem E-Car driving energy source. Membrane Electrode Assembly (MEA) is fabricated using a commercial Pt catalyst (cathode) - PtRu (anode) with brush coating method on carbon paper. Bipolar plate is designed and fabricated from graphite plate with serpentine flowfield types.

Result of DMFC fabrication consists of three cell units in a series with 1020 grams mass, 10 cm x 10 cm x 4 cm dimension, and 108 cm2 total active area. The single cell performance of DMFC test results demonstrate Open Circuit Voltage (OCV) 504 mV, the maximum power density 3.7 mW/cm2 at voltage 212 mV and current density 17.8 mA/cm2 in operating conditions at room temperature, 2 M methanol 0.04 mL/sec (passive) and oxygen 10 psig.Performance of DMFC must be improved for Chem E-Caraplication."

"Fuel Cell adalah sebuah electrochemical device yang dapat mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik. Salah satu jenis fuel cell adalah Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Permasalahan utama pengembangan DMFC adalah lambatnya kinetika elektrokimia di sisi katoda dan anoda yang berbasis logam Platina (Pt). Khusus di sisi katoda, aktivitas reaksi reduksi oksigen / oxygen reduction reaction (ORR) masih rendah dan terjadi methanol crossover. Methanol crossover adalah proses difusi metanol dari anoda, melewati membran menuju katoda sebagai akibat gradien konsentrasi metanol (konsentrasi metanol di anoda lebih tinggi daripada di katoda) dan electro-osmotic drag (pergerakan proton dari anoda ke katoda dengan menarik molekul air akibat medan listrik). Metanol yang berdifusi teradsorb pada katoda, sehingga pada katoda terjadi reaksi reduksi oksigen dan oksidasi metanol secara kontinyu. Mixed potential yang terjadi akibat kedua reaksi tersebut menyebabkan penurunan voltase sel. Untuk meningkatkan kinerja DMFC, disintesis elektrokatalis katoda Pt-Cr/C. Logam Cr bersifat tahan terhadap kehadiran metanol di katoda (high methanol tolerance). Dengan tersubstitusinya sebagian Pt oleh Cr pada alloy Pt-Cr/C diharapkan mampu meminimalisasi oksidasi metanol pada katoda, sehingga pengaruh mixed potential terhadap penurunan voltase sel dapat dikurangi. Selain itu ketika terbentuk alloy PtCr/C, elektrokatalis memiliki oxygen vacancies atau defect yang cukup sehingga dapat memfasilitasi pengikatan dan disosiasi oksigen. Spesi oksigen aktif ini akan meningkatkan aktivitas reaksi reduksi oksigen.. Logam Cr yang digunakan sebagai pensubstitusi Pt adalah logam golongan transisi yang harganya lebih murah dari Pt sehingga komponen biaya elektrokatalis dapat dikurangi."

"Fuel cell urea menarik dikembangkan karena karakteristik dari urea, seperti non-toxic, tidak mudah terbakar, serta merupakan salah satu penyusun limbah terbesar, yaitu urin. Untuk meningkatkan efisiensi dari fuel cell urea/H2O2, diperlukannya suatu katalis anoda. Nikel dikenal sebagai katalis yang baik serta memiliki energi aktivasi yang baik pula pada medium basa. Umumnya paduan antara nikel dengan metal lain dilakukan untuk meningkatkan stabilitas serta meningkatkan aktivitas katalitiknya. Pada penelitian ini, bimetal nikel-kobalt, nikel-mangan, nikel-tembaga, dan nikel-zinc dideposisi pada permukaan boron-doped diamond (BDD) untuk dijadikan sebagai katalis anoda pada fuel cell urea/H2O2. Karakterisasi dengan menggunakan SEM dan XPS menunjukkan bahwa partikel bimetal tersebut telah terdeposisi secara merata di atas permukaan BDD. Optimasi membran penukar ion, konsentrasi KOH sebagai medium basa pada urea, serta variasi komposisi perbandingan bimetal menunjukkan hasil terbaik pada penggunaan NiMn-BDD sebagai katalis anoda dengan densitas daya sebesar 0,712 mW cm-2 pada potensial sebesar 0,339 V vs SHE dan densitas arus sebesar 2,107 mA cm-2. Membran yang digunakan adalah penukar anion dengan elekrolit KOH 3 M dan perbandingan antara nikel dan mangan sebesar 4:1. Stabilitas yang baik diperoleh pada pengaplikasian selama tiga jam dengan rata-rata potensial diperoleh sebesar 0,5461 V vs SHE.

---

Urea fuel cell is very interesting to be developed because of the characteristics of urea, such as non-toxic, non-flammable, and it is one of the biggest waste compilers, urine. To increase the efficiency of the urea/H2O2 fuel cell, an anode catalyst is needed. Nickel is known as a good catalyst and has a good activation energy in alkaline medium. Generally, the alloy or bimetal of nickel and other metals are done to increase the stability and the catalytic activity of nickel. In this study, bimetallic nickel-cobalt, nickel-manganese, nickel-copper and nickel-zinc deposited on the surface of boron-doped diamond (BDD) are investigated as an anode catalyst in urea/H2O2 fuel cells. Characterization using SEM-EDX and XPS shows that the bimetal particles have been deposited quite homogenously on the surface of BDD. Optimation of the ion exchange membrane, KOH concentration as a base medium on urea, and composition's ratio of bimetal showed the best result can be obtained using NiMn-BDD as an anode catalyst with a power density of 0.712 mW cm-2 at a potential of 0.339 V vs SHE and a current density of 2.107 mA cm-2. The membrane used is an anion exchange membrane using 3 M KOH and a 4: 1 ratio between nickel and manganese. Good stability was obtained for three hours of application with an average potential obtained of 0.5461 V vs SHE."

"Dalam thesis ini dirancang sebuah algoritma pengendali Model Predictive Control (MPC) Constrained dan diimplementasikan pada sistem Proton Exchange Membrane Fuel Cell. Model yang digunakan adalah model linier yang didapatkan dari Identifikasi sistem dengan metode Least Square. Constraint di berikan pada perubahan masing-masing sinyal kendali serta perbandingan antara sinyal kendali pertama dan kedua.Dari hasil simulasi terlihat bahwa pengendali MPC menghasilkan respon keluaran yang mengikuti sinyal acuan yang diberikan, serta mampu mengatasi gangguan yang berupa perubahan beban yang terjadi pada sistem PEMFC. Dengan pemberian constraint pada pengendali MPC, sinyal kendali yang dihasilkan dapat dibatasi sesuai dengan karakteristik fisik dari sistem PEMFC.

---

This theses presents a Constrained Model Predictive Control design . The controller is implemented in the Proton Exchange Membrane Fuel Cell. The MPC algorithm based on the Linear model generated from identification system using Least Square Method. The controller consist of control signal constraints including the comparison of eachcontrol signal amplitude.The simulation result show that the MPC resulting a very good transient behaviour, the output from PEMFC can follow the trajectory and did not effected by load change disturbances. With some constraint additional in MPC, the control signals can be bounded refer to the real characteristic of PEMFC."