Pembuatan Komposite Sulfonasi Polieter-eter ketone (sPEEK) - Clay untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)

Arief Rahman Hakim

Abstract


Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) adalah sel pembangkit listrik yang menggunakan membran elektrolit sebagai sarana transportasi hidrogen/proton. Membran yang banyak digunakan adalah Nafion. Akan tetapi NafionÒmemiliki masalah metanol crossover, tidak tahan terhadap suhu tinggi dan harganya mahal. Pada penelitian ini difokuskan pada pembuatan membran pengganti Nafion untuk aplikasi DMFC. Membran yang digunakan untuk DMFC adalah dari jenis PEEK. Membran PEEK telah dimodifikasi dengan menggunakan proses sulfonasi pada suhu 60oC selama 3 jam dan ditambahkan clay sebagai filler dalam pelarut n-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Karakteristik membran dapat dilihat dari morfologi membran, struktur membran, permeabilitas metanol, konduktivitas proton. Hasil penelitian menunjukan dengan sulfonasi 60oC selama 3 jam dianggap sebagai kondisi optimum pada penelitian sebelumnya, dengan penambahan clay 1%, 3%, 5% wt, penambahan sebanyak 1% dianggap sebagai penambahan optimum, menghasilkan konduktifitas 2.02E-03 S/cm, swelling 51.85% (air) 52.74% (metanol), permeabilitas 1,2E-05 cm2/s (refraktometer)1.5E-05 cm2/s (kurva kalibrasi), pengujian dan perhitungan permeabilitas dengan menggunakan 2 cara, yaitu refraktometer dan kurva kalibrasi hasilnya tidak jauh berbeda, sehingga kedua cara tersebut dapat digunakan, sehingga komposit sPEEK-Clay dengan penambahan 1% Clay yang optimum dapat digunakan untuk membrane pada DMFC.

Keywords: 


Keywords


DMFC; Nafion; Komposit; PEEK; Clay; Filler; Karakteristik

References


Y.Woo. S.Y. Oh, Y.S. Kang, B. Jung, Synthesis and Characterization of poliimide membranes for direct methanol fuel cell, Journal Membrane Science 220 (2003) 31-45.

Neburchilov, V., J.Martin, H. Wang and J.Zhang, Review of Polymer Electrolyte Membranes for Direct Methanol Fuel Cells. Journal of Power Sources 169 (2007): 221-238.

Janasch, Patric., Karlsson, Lina E., Polysulfone ionomers for proton conducting fuel cell membranes : sulfoalkylated polysulfones. Journal of Membrane Science 230 (2004): 61-70.

Xing, P., Robertson, P.G., Guiver, M.D., Mikhailenko, S.D., Wang, K., Kaliaguine, S., Synthesis and characterization of sulfonated poly(ether ether ketone) for proton exchange membranes. Journal of Membrane Science 229 (2004): 95-106

Carretta, N., Tricoli, V., Picchioni, F., Ionomeric membranes based on partially sulfonated polystyrene: Synthesis, proton conduction and methanol permeation. Journal of Membrane Science 166 (2000): 189-187

Gao, Y., Robertson, G.P., Guiver, M.D., Jian,X., Mikhailenko, S.D., Wang, K., Kaliaguine, S., Sulfonation of Poly (phthalazinnones) with fuming sulfuric acid mixture for proton exchange membrane materials. Journal of Membrane Science 227 (2003): 39-50

Manea, C., Mulder, M., New polymeric electrolyte membranes based on proton donor-proton acceptor properties for direct methanol fuel cell. Desalination, 147 (2002): 179-182

Kawahara, M., Rikukawa, M., Sanui, K., Ogata, N., Syinthesis and proton conductivity of sulfopropylated poly(benzimidazole) film, Solid State Ionics 136 (2000) 1193-1196

Murray, H.H. (2007), Applied clay mineralogy occurrences, processing and application of kaolins, bentonits, polygorskites, sepiolites, and common clays, Development in clay science 2 : Elsevier.

Hande, V. R., Rath, S.K., Rao, S., Patri, M., (2011), Cross-linked sulfonated poly (ether ether ketone) (sPEEK)/reactive organoclay nanocomposite proton exchange membranes (PEM), Journal of Membrane Science 372: 40-48.

Sirivat, A., Auimviriyavat, J., Changkhamchom, S., (2011) Development of Poly (ether ether ketone) (PEEK) with inorganic filler for direct methanol fuel cells (DMFCs), Industrial Engineering Chemistry Research, ACS Publications dx.doi.org/10.1021/ie2006005

Roelofs, K.S., Hirth, T., Schiestel, T.,(2011) Dihydrogenimidazole modified silica-sulfonated poly(ether ether ketone) hybrid materials as electrolyte membranes for direct ethanol fuel cells, Materials Science and Engineering B 176: 727–735

Gao, Q., Wang, Y., Xu, L., Wei, G., Wang, Z., (2009) Proton-Exchange Sulfonated poly (ether ether ketone) (sPEEK)/SiOx-S composite membranes in direct methanol fuel cells (DMFC), Separation Science And Engineering Chinese Journal of Chemical Engineering, 17 : (2) 207-213.

Hasani-Sadrabadi, M.M., Emami, S.H., Ghaffarian, R., Moaddel, H., (2008), Nanocomposite Membranes Made from Sulfonated Poly (ether-ether ketone) and Montmorillonite Clay for Fuel Cell Applications, Energy & Fuels 22: 2539-2542.

Ismail, A.F., Mohtar, S.S., Matsuura, T. (2011), Preparation and characterization of sPEEK/MMT-STA composite membrane for DMFC application, Journal of Membrane Science 371: 10-19

Othman, M.H.D., Mustafa, S.L., Ismail, A.F. (2005). Organic/Inorganic Hybrid Membrane for Direct Methanol Fuel Cell Aplication. The 3rd Regional Symposium on membrane Technology for Industry and Enviromental Protection, ITB- Bandung.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.



Eksergi p-ISSN  1410-394X, e-ISSN 2460-8203,  is published by Chemical Engineering Department, Faculty of Industrial Technology, Universitas Pembangunan Nasional "Veteran" Yogyakarta.

Contact Prodi Teknik Kimia UPN "Veteran" Yogyakarta Jl. SWK 104 (Lingkar Utara) Condong catur Sleman Yogyakarta

 

Creative Commons License
Eksergi by http://jurnal.upnyk.ac.id/index.php/eksergi/index/ is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.