PREPARASI MEMBRAN ELEKTROLIT BERBASIS POLIAROMATIK UNTUKAPLIKASI SEL BAHAN BAKAR METANOL LANGSUNG SUHU TINGGI

Abstract

PREPARASI MEMBRAN ELEKTROLIT BERBASIS POLIAROMATIK UNTUKAPLIKASI SEL BAHAN BAKAR METANOL LANGSUNG SUHU TINGGI. Operasi sel bahan bakar metanol langsung (Direct Methanol Fuel Cell / DMFC) suhu tinggi (>120 ^oC) mempunyai keuntungan yaitu meningkatkan reaksi baik di anoda maupun di katoda. Saat ini membran yang banyak digunakan untuk aplikasi DMFC adalah Nafion. Kelebihan dari membran Nafion memiliki konduktivitas ionik yang tinggi tetapi kelemahannya adalah permeabilitas metanol yang tinggi, termasuk membran yang mahal dan kinerja membran menurun jika digunakan pada suhu >80 ^oC. Untuk hal tersebut perlu pengembangan polimer pengganti Nafion diantaranya adalah polimer aromatik yaitu polisulfon (PSf) dan polieter-eterketon (PEEK). PEEK dan PSf adalah polimer yang bersifat hidrofobik, untuk menjadi elektrolit perlu diberikan gugus sulfonat melalui proses sulfonasi. Sulfonasi PSf dilakukan setelah membuat membran terlebih dahulu, dengan memvariasikan konsentrasi asam sulfat (0,5 M dan 1 M) dan waktu sulfonasi (2 jam, 3 jam dan 4 jam) pada suhu tetap 80 ^oC. Sedangkan sulfonasi PEEK menggunakan asam sulfat pekat dengan variasi suhu (50 ^oC , 60 ^oC dan 70 ^oC) pada waktu tetap 3 jam, yang kemudian dibuat membran. Karakteristik membran elektrolit polisulfon yang tersulfonasi (sPSf) menghasilkan swelling air pada membran 10 % hingga 25 %, konduktivitas ionik sebesar 10^-4 S/cm hingga 10^-3 S/cm, permeabilitas metanol sebesar 10^-7 cm²/detik hingga 10-6 cm²/detik dan suhu transisi glass membran PSf dan sPSf sebesar 220 ^oC dan 237 ^oC. Karakteristik membran elektrolit polieter eter keton yang tersulfonasi (sPEEK) menghasilkan swelling air pada membran 8 % hingga 28 %, konduktivitas ionik sebesar 10^-2 S/cm, permeabilitas metanol sebesar 10^-7 cm²/detik hingga 10^-6 cm²/detik dan suhu transisi glass membran PEEK dan sPEEK sebesar 187 ^oC dan 266 ^oC. Kedua polimer tersebut berpeluang untuk aplikasi DMFC suhu tinggi, walaupun konduktivitas ionik dari sPSf perlu ditingkatkan.