MEMBRAN KOMPOSIT POLISULFON TERSULFONASINATRIUM ALGINAT UNTUK APLIKASI DIRECT METHANOL FUEL CELL
GINNA RAMADHINI PUTRI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Membran Komposit Polisulfon Tersulfonasi-Natrium Alginat untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2014 Ginna Ramadhini Putri NIM G44100087
ABSTRAK GINNA RAMADHINI PUTRI. Membran Komposit Polisulfon TersulfonasiNatrium Alginat untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell oleh SRI MULIJANI dan ARMI WULANAWATI. Pemenuhan kebutuhan energi menuntuk banyak orang untuk mencari energi alternatif lain agar bisa diperbarui, salah satunya adalah fuel cell. Penelitian ini bertujuan menyintesis dan mencirikan membran komposit membran polisulfon tersulfonasi-natrium alginate (sPSf) yang akan diaplikasikan untuk direct methanol fuel cell. Proses diawali dengan sulfonasi pada suhu 40 oC selama 1 jam. Kemudian ditambahkan natrium alginat untuk meingkatkan kinerja dari membran tersebut. Keberhasilan sulfonasi ditunjukkan oleh nilai derajat sulfonasi yakni 45%. Data pendukung lain yang menyatakan bahwa proses sulfonasi berhasil adalah adanya serapan pada bilangan gelombang 1725 cm-1 yang menyatkan bahwa ada gugus sulfonat yang tertrisubtitusi 1,2,4- pada posisi ortho. Membran komposit diperoleh dengan menambahkan polisulfon yang telah disulfonasi dengan natrium alginat dengan ragam konsentrasi, yakni 2% dan 3%. Nilai konduktivitas tertinggi dan beda potensial tertinggi sPSf-natrium alginat 3 % ialah 1.0634 х 10-3 S/cm dan 0.409 volt. Dapat disimpulkan membran komposit sPSf dapat diaplikasikan untuk DMFC. Kata kunci: sel bahan bakar, membran komposit, polisulfon tersulfonasi, natrium alginat. ABSTRACT GINNA RAMADHINI PUTRI. Composite Membrane of Sulfonated PolysulfoneSodium Alginate for the Application in Direct Methanol Fuel Cell. Supervised by SRI MULIJANI and ARMI WULANAWATI. Energy demand triggers people to find other renewable energy alternatives, such as fuel cell. In this study composite membrane of sulfonated polysulfonesodium alginate (sPSf) was synthesized characterized and then applied in direct methanol fuel cell. Sulfonation was started at 40 oC for 1 hour and then sodium alginate was added to improve membrane performances. The degree of sulfonation through sulfonation process was 45% and a peak at 1725 cm-1 in Fourier transform infrared spectrophotometer showed that 1,2,4- substituted sulfonate group exist in ortho position. Composite membrane was produced by adding sulfonated polysulfone and sodium alginate with concentration of 2% and 3%. The composite membrane of sPSf-sodium alginate 3% gave the highest proton conductivity and voltage with values 1.634 х10-3 S/cm and 0.409 volt, respectively. This result showed that the composite membrane of sPSf-sodium alginate can be applied in direct methanol fuel cell system. Keywords: Fuel Cell, composite membrane, sulfonated polysulfone, sodium alginate.
MEMBRAN KOMPOSIT POLISUFON TERSULFONASINATRIUM ALGINAT UNTUK APLIKASI DIRECT METHANOL FUEL CELL
GINNA RAMADHINI PUTRI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi : Membran Komposit Polisufon Tersulfonasi-Natrium Alginat untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell Nama : Ginna Ramadhini Putri NIM : G44100087
Disetujui oleh
Dr Sri Mulijani, MS Pembimbing I
Armi Wulanawati, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat serta hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini dengan judul “Membran Komposit Polisulfon Tersulfonasi-Natrium Alginat Untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell” yang telah dilaksanakan mulai bulan Januari hingga bulan Mei 2014. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Sri Mulijani, MS selaku pembimbing I dan Ibu Armi Wulanawati, MSi selaku pembimbing II yang senantiasa mengarahkan, memberikan masukan, serta membimbing penulis dalam penelitian dan juga dalam penyusunan skripsi. Ucapan terima kasih juga diberikan kepada Ibu Prof Dr Dyah Iswantini Pradono, MAgr selaku Kepala Bagian Laboratorium Kimia Fisik, Pak Ismail, Bu Ai, serta Mba Prita yang sudah banyak membantu dalam penelitian ini. Tak lupa ucapan terimakasih kepada Vallian, Suci, Hawari, dan teman-teman keluarga Kimia Fisik yang telah banyak membantu selama pelaksanaan penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih khususnya kepada orang tua atas segala doa dan bimbingannya beserta teman-teman kimia angkatan 47 serta semua pihak yang terlibat dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini, penulis menyampaikan terima kasih. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat
Bogor, September 2014 Ginna Ramadhini Putri
DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 BAHAN DAN METODE 2 Alat dan Bahan 2 Sintesis Polisulfon Tersulfonasi 2 Penentuan Derajat Sulfonasi 3 Pembuatan Membran Polisulfon Tersulfonasi-Natrium Alginat (sPSf-Natrium Alginat) 3 Pengukuran Bobot Jenis 3 Pengujian Water Uptake 3 Pencirian Membran 4 Pengukuran Konduktivitas Membran 4 Uji Permeabilitas Metanol 5 Uji Aplikasi Sistem DMFC 5 HASIL DAN PEMBAHASAN Membran Polisulfon Tersulfonasi-Natrium Alginat Derajat Sulfonasi (DS) Water Uptake dan Permeabilitas Metanol Bobot Jenis Ciri-ciri Membran Konduktivitas Proton Uji Aplikasi Sistem DMFC
5 5 8 8 9 10 11 12
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran
14 14 14
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP
15 17 24
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7
Alat LCR meter Polisulfon sebelum (a) dan sesudah (b) sulfonasi Reaksi sulfonasi polisulfon Membran sPSf (a) dan sPSf-natrium alginat 3% (b) Water uptake pada membran PSf, sPSf, sPSf-Na alginat Bobot jenis membran PSf, sPSf, dan sPSf-Na alginat Analisis FTIR PSf (-), sPSf (-), sPSf-Na alginat 3% (-), dan natrium alginat (-) 8 Permukaan membran PSf (a), sPSf (b), dan sPSf-alginat 3% (c) serta penampang melintang PSf (d), sPSf (e), dan sPSf-alginat 3% (f) dengan perbesaran 10000 kali 9 Nilai konduktivitas membran nonaktivasi menggunakan elektrode karbon dan logam, serta membran aktivasi menggunakan elektrode karbon dan logam
4 6 7 8 9 9 10
11
12
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7
Diagram alir penelitian Penentuan Derajat Sulfonasi Penentuan nilai Water Uptake Penentuan bobot jenis membran Hasil analisis FTIR Nilai konduktivitas membran Data beda potensial
17 18 19 20 21 22 23
PENDAHULUAN Krisis energi merupakan masalah besar yang sedang dihadapi di beberapa negara berkembang saat ini. Hal ini disebabkan oleh jumlah energi yang semakin menipis dan berbanding terbalik dengan daya konsumsinya. Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil yang tidak dapat diperbarui juga menjadi faktor kelangkaan sumber daya. Penggunaan bahan bakar alternatif yang lazim disebut ‘biofuel’, dapat memperkuat ketersedian bahan bakar serta ramah lingkungan sehingga dapat meningkatkan kualitas udara (Kardono 2008). Salah satu nyata dari biofuel adalah sel bahan bakar atau fuel cell. Fuel cell merupakan suatu rangkaian yang menghasilkan listrik dari reaksi kimia yang melibatkan oksigen dan hidrogen. Teknologi ini tersusun dari beberapa bagian yang membentuk satu kesatuan di antaranya membran, elektrode, dan lempeng dwikutub (Hendrana 2007). Prinsip kerja fuel cell sangat mirip dengan aki dalam hal keduanya sama sama mempunyai komponen utama elektrode dan elektrolit. Dalam fuel cell, membran elektrolit merupakan komponen utama yang berperan memisahkan reaktan dan menjadi sarana pengangkutan ion hidrogen yang dihasilkan oleh reaksi di anode menuju katode sehingga reaksi di katode yang menghasilkan energi listrik dapat terjadi (Suka et al. 2007). Salah satu jenis membran yang banyak dipakai sebagai komponen elektrolit dalam teknologi sel bahan bakar berbasis metanol ialah direct methanol fuel cell (DMFC). DMFC menggunakan membran polimer elektrolit yang berpeluang untuk diaplikasikan sebagai portable power source serta transportasi. Pengembangan teknologi saat ini sedang berpusat pada sistem DMFC suhu tinggi. Suhu yang digunakan sekitar 120 hingga 160 oC. Penggunaan suhu yang tinggi dapat meningkatkan kinetika oksidasi metanol pada anode serta meningkatkan tegangan sel (Handayani et al. 2007). Membran elektrolit yang banyak digunakan untuk aplikasi sistem DMFC terbuat dari fluoro-polimer dengan rantai cabang mengandung gugus sulfonat, di antaranya adalah Nafion. Nafion memiliki konduktivitas termal yang tinggi, yakni sebesar 0.082 S/cm (Handayani 2008). Namun, terdapat beberapa kelemahan Nafion, seperti methanol crossover, mahal, serta kinerjanya menurun pada penggunaan suhu diatas 80 oC, sehingga peneliti mencari alternatif lain sebagai pengganti Nafion. Jenis polimer lain yang tidak mengandung fluorin telah banyak dikembangkan, misalnya poliimida, polisulfon, polikarbonat, polieter-eter keton, dan polistirena butadiena (Suka et al. 2010). Membran penukar proton atau proton exchange membrane (PEM) berbasis polisulfon tersulfonasi adalah salah satu jenis membran yang banyak dipakai sebagai komponen elektrolit dalam teknologi sel bahan bakar berbasis metanol atau DMFC. Masuknya gugus sulfonat dalam kerangka polisulfon akan menghasilkan suatu membran bermuatan yang berperan dalam meningkatkan sifat hidrofilisitas dan konduktivitasnya (Piluharto et al. 2012). Polisulfon merupakan suatu polimer yang memiliki bobot molekul yang besar, mengandung gugus sulfonat dan inti benzena dalam suatu rantai polimer utama. Polisulfon memiliki sifat kaku yang berasal dari ketidaklenturan dan kekakuan gugus fenil dan SO2 (Pratomo 2003).
2 Peningkatan kinerja membran dapat dilakukan dengan cara membuat membran komposit polisulfon tersulfonasi, salah satunya dengan penambahan natrium alginat. Alginat merupakan polisakarida linear yang terdiri dari monomer β-10-manuronat dan α-10-guluronat yang dihubungkan melalui ikatan-1,4. Alginat menjadi sangat penting karena penggunaanya di berbagai bidang industri. Polimer ini ionik dan hidrofilik sehingga larut dalam air dan tidak stabil dalam larutan yang mengandung air (Shi et al. 1996). Membran komposit mampu meningkatkan permeabilitas dan kekuatan mekanik yang tinggi. Berdasarkan hal-hal tersebut, pada penelitian ini dilakukan sintesis dan pencirian membran polisulfon tersulfonasi natrium alginat untuk diapliaksikan sebagai DMFC dengan suhu sulfonasi 40 oC. Penambahan natrium alginat berfungsi untuk meminimalkan methanol crossover. Diharapkan membran yang diperoleh memiliki sifat fisis yang kuat, biodegradabel, dan memiliki konduktivitas proton yang tinggi (Handayani et al. 2007). Kinerja dan karakteristik membran diuji dengan mengukur permeabilitas metanol, water uptake, spektrum inframerah, foto SEM, dan konduktivitas proton
BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Bahan-bahan yang digunakan adalah polisulfon, Na-alginat, asam sulfat berasap yang mengandung 65% SO3 (oleum), gas nitrogen, kloroform teknis, diklorometana teknis, metanol, NaOH teknis, HCl teknis, asam oksalat teknis, larutan K3[Fe(CN)6] 1 mM, larutan Na2HPO4 1 mM, fenolftalein, dan air deionisasi. Alat-alat yang digunakan adalah peralatan kaca, oven, labu leher tiga, piknometer, neraca analitik, SEM JEOL JSM 836 OLA, FTIR BRUCKER TENSOR 27, dan impedance analyzer.
Sintesis Polisulfon Tersulfonasi (Modifikasi Xing et al. 2004) Sebanyak 10 g polisulfon dilarutkan ke dalam kloroform sehingga diperoleh larutan polisulfon 10% (b/v). Kemudian sebanyak 20 mL oleum diteteskan secara bertahap dalam corong pisah yang dihubungkan dengan labu leher tiga dengan dialiri gas nitrogen. Gas SO3 didorong oleh gas nitrogen menuju larutan PSf. Larutan tersebut dipanaskan pada suhu 40 oC, lalu diaduk menggunakan pengaduk mekanik dengan kecepatan skala 1 hingga homogen selama 60 menit di ruang asam
3 Penentuan Derajat Sulfonasi (Modifikasi Martins 2007) Derajat sulfonasi ditentukan dengan cara titrasi untuk mengetahui tingkat keberhasilan sulfonasi. Sebanyak 0.1 g PSf direndam dalam NaOH 1 N sebanyak 10 mL selama 3 hari. Setelah 3 hari NaOH dititrasi dengan HCl 0.1 N menggunakan indikator fenolftalein sebanyak 3 tetes. Titik akhir titrasi terjadi saat terjadi perubahan warna dari merah muda menjadi tidak berwarna (Dhuhita dan Kusuma 2010). Derajat sulfonasi didapatkan melalui persamaan DS = Keterangan: Vawal Vakhir N BE
-
= Volume HCl blangko (L) = Volume HCl sampel (L) = Normalitas HCl (N) = Bobot ekuivalen (g/ek)
Pembuatan Membran Polisulfon Tersulfonasi-Natrium Alginat (sPSfNatrium Alginat) (Modifikasi Handayani et al. 2007) Na-Alginat sebanyak 2% dan 3% dari bobot polisulfon ditambahkan ke dalam membran polisulfon tersulfonasi yang telah dilarutkan dalam 25 mL diklorometana. Selanjutnya campuran diaduk pada suhu ruang dengan menggunakan pengaduk magnet. Setelah larut sempurna dan tidak ada gelembung, membran komposit dicetak di atas pelat kaca.
Pengukuran Bobot Jenis Sampel dipotong dengan ukuran seragam. Bobot kosong piknometer ditimbang (wo) dan dimasukkan sepotong sampel kemudian ditimbang kembali (w1). Akuades ditambahkan ke dalam piknometer berisi potongan sampel hingga tidak terdapat lagi gelembung udara, kemudian ditimbang bobotnya (w2). Bobot piknometer berisi akuades juga ditimbang (w3). Suhu air dan udara dicatat untuk menentukan faktor koreksi suhu. Bobot jenis komposit natrium alginat diperoleh dari persamaan d=
-
-
-
-
Keterangan: d = Bobot jenis sampel (g/mL) d1 = Bobot jenis air (g/mL) da = Bobot jenis udara (g/mL)
Pengujian Water Uptake (Handayani 2008) Membran komposit sPSf-Na alginat dikeringkan dalam oven dengan suhu 120 oC selama 24 jam lalu ditimbang sebagai wkering. Setelah itu,
4 membran direndam dalam air deionisasi pada suhu ruang selama 24 jam. Membran dikeluarkan dan dibersihkan dengan tisu, lalu ditimbang sebagai wbasah. Penimbangan dilakukan untuk mengetahui selisih bobot membran pada saat basah dan kering melalui persamaan Water uptake (%) =
-
Pencirian Membran Analisis Gugus Fungsi Struktur sPSf Na-alginat diuji menggunakan spektrofotometer FTIR dengan resolusi 4 dan payar 32. Pengujian bertujuan menentukan gugus fungsi dalam membran sPS-Natrium Alginat (Handayani 2008).
SEM Membran diuji menggunakan SEM untuk memberikan informasi mengenai morfologi struktur permukaan dan penampang melintangnya. Dari foto SEM juga dapat diperoleh data mengenai ukuran pori sehingga keseragaman struktur membran dapat ditentukan (Pratomo 2003). Membran sPSf-Na alginat dibekukan dengan nitrogen cair selama 10 menit kemudian dipatahkan dan ditempelkan pada cell holder. Membran dilapisi dengan emas, lalu dimasukkan ke dalam chamber dan dipotret permukaan serta penampang melintangnya.
Pengukuran Konduktivitas Membran Konduktivitas diukur menggunakan alat LCR meter (Gambar 1), di Laboratorium Biofisika Membran, Departemen Fisika, FMIPA, IPB. Membran dipotong dengan ukuran (6 х 1) cm2. Selanjutnya membran di apit dengan elektrolit dan dihubungkan dengan kutub positif dan negatif pada alat, sehingga diperoleh nilai konduktivitas membran. Prosedur yang sama dilakukan menggunakan elektrode campuran besi-tembaga.
Gambar 1 Alat LCR meter Membran yang digunakan saat pengukuran konduktivitas, diukur pula ketebalannya menggunakan mikrometer digital. Tebal membran berbanding
5 lurus dengan jarak antara kedua elektrode karbon (l). Nilai konduktansi (G) yang diperoleh dikonversi menjadi nilai konduktivitas per satuan jarak yang disebut dengan nilai konduktivitas proton (σ) melalui persamaan σ=G Keterangan: σ = Konduktivitas proton (S/cm) A = Luas permukaan (cm2) l = Jarak antar kedua elektrode (cm) G = Nilai konduktivitas (S)
Uji Permeabilitas Metanol (Shin et al. 2005) Permeabilitas metanol diamati secara kualitatif dari ada tidaknya metanol yang berdifusi melalui membran. Sebuah bejana dengan 2 kompartemen (A dan B) yang di bagian tengahnya dihimpitkan membran. Kompartemen A diisi dengan 160 mL metanol 0.3 M, kemudian posisi sistem dibalik agar metanol berada di atas membran selama 30 menit. Permukaan bawah membran dilap dengan tisu untuk menentukan ada tidaknya metanol dan terdifusi melalui membran.
Uji Aplikasi Sistem DMFC Konduktivitas dalam sistem sel bahan bakar diukur menggunakan 2 sistem bejana, yaitu sistem anode dan katode. Bejana pertama yang bertindak sebagai anode diisi dengan 160 mL larutan metanol 0.3 M, sedangkan bejana kedua yang bertindak sebagai katode diisi dengan 80 mL larutan K3[Fe(CN)6] 1 mM dan 80 mL larutan Na2HPO4. Membran direkatkan pada bagian tengah kedua bejana tersebut, lalu dihubungkan dengan kutub positif dan kutub negatif. Beda potensial diukur menggunakan alat voltmeter.
HASIL DAN PEMBAHASAN Membran Polisulfon Tersulfonasi-Natrium Alginat Sintesis membran polisulfon tersulfonasi dilakukan dengan cara memasukkan gugus sulfonat kedalam struktur polisulfon yang berasal dari agen pensulfonasi yakni oleum dengan bantuan gas nitrogen. Sulfonasi dilakukan pada suhu 40 oC selama 60 menit di lemari asam. Gas nitrogen digunakan karena bersifat lembam, sehingga tidak ikut bereaksi pada saat digunakan untuk mendorong gas SO3. Terbentuknya polisulfon tersulfonasi ditandai dengan perubahan warna larutan dari awalnya tidak berwarna (Gambar 2a) menjadi agak kecokelatan (Gambar 2b).
6
(a) (b) Gambar 2 Polisulfon sebelum (a) dan sesudah (b) sulfonasi Sulfonasi merupakan proses masuknya gugus sulfonat atau SO3H ke dalam struktur benzena pada rantai polimer polisulfon (Pramono et al 2012). Proses sulfonasi polisulfon terjadi melalui masuknya gugus S03H yang berasal dari H2SO4 fuming ke dalam rantai polisulfon (Handayani et al 2007). Proses sulfonasi bertujuan meningkatkan sifat hidrofilisitas dari membran polisulfon. Semakin hidrofilik suatu membran, akan semakin banyak air yang terserap dan berpengaruh pada peningkatan transpor proton oleh membran tersebut.
7
Gambar 3 Reaksi sulfonasi polisulfon Membran komposit polisulfon tersulfonasi (sPSf) dibuat dengan cara menambahkan natrium alginat ke dalam membran sPSf. Konsentrasi natrium alginat divariasikan, yakni 2% dan 3% dari bobot polisulfon. Membran polisulfon dilarutkan menggunakan diklorometana lalu ditambahkan natrium alginat dan dicetak. Sebelumnya natrium alginat dihaluskan hingga 40 mesh. Hal ini dilakukan karena sifat natrium alginat yang polar sehingga sukar larut dalam diklorometana. Membran sPSf memiliki warna putih (Gambar 4a), sedangkan sPSf-natrium alginat 3% berwarna kuning kecoklatan (Gambar 4b).
8
(a)
(b)
Gambar 4 Membran sPSf (a) dan sPSf-natrium alginat 3% (b) Derajat Sulfonasi (DS) Derajat sulfonasi (DS) ditentukan untuk mengetahui banyaknya gugus sulfonat yang tersubstitusi ke dalam rantai polisulfon. Semakin tinggi nilai DS, berarti semakin banyak gugus sulfonat yang terbentuk dan membran tersebut semakin hidrofilik sehingga akan mudah menghantarkan proton. Namun, jika nilai DS terlalu tinggi, membran akan terlalu mudah larut dalam air sehingga sifat mekaniknya akan menurun. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan persentase hasil derajat sulfonasi sebesar 45.09 %. Data pendukung lain untuk menjelaskan keberhasilan sulfonasi adalah spektrum FTIR dan foto SEM.
Water Uptake dan Permeabilitas Metanol Pengujian water uptake pada membran untuk mengetahui karakteristik membran dalam menyerap air. Semakin baik menyerap air maka membran semakin bersifat hidrofilik. Membran yang bersifat hidrofilik akan semakin mudah menghantarkan proton (Handayani et al. 2007). Namun jika nilai water uptake terlalu besar akan menurunkan sifat mekanik dari membran yang menyebabkan membran mudah larut dalam air. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan nilai water uptake meningkat seiring dengan kenaikkan konsentrasi membran sPSf-Na alginat. Pada membran PSf persentase water uptake sebesar 0.77 % sedangkan pada membran yang telah disulfonasi, water uptake meningkat menjadi 1.59 %. Pada membran sPSf-natrium alginat 2% persentase water uptake meningkat hingga mencapai 4.89 % dan natrium alginat 3% meningkat hingga 8.43 %. Penambahan natrium alginat pada membran sPSf akan meningkatkan nilai water uptake hingga 74% dari membran sPSf. Hal ini dikarenakan afinitas alginat yang tinggi terhadap air sehingga mampu meningkatkan nilai water uptake pada membran komposit. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 5.
9
Water Uptake (%)
10 8 6 4 2 0 PSf
sPSf
sPSf-natrium alginat 2% Jenis Membran
sPSf-natrium alginat 3%
Gambar 5 Water uptake pada membran PSf, sPSf, sPSf-Na alginat Permeabilitas metanol diuji secara kualitatif untuk mengetahui adanya methanol crossover. Methanol crossover merupakan proses difusi molekular metanol dari anode menuju katode melalui membran (Putro 2013). Methanol crossover pada membran untuk aplikasi DMFC sangat tidak diharapkan, hal ini dikarenakan dengan adanya methanol crossover hanyak akan menurunkan konduktivitas dari membran dan juga dapat berpengaruh terhadap borosnya bahan bakar. Berdasarkan uji kualitatif yang telah dilakukan, tidak terjadi methanol crossover pada membran sPSf-Na alginat, sehingga membran dapat digunakan sebagai aplikasi sistem DMFC.
Bobot Jenis
Bobot Jenis (g/mL)
Bobot jenis membran sPSf meningkat seiring dengan penambahan konsentrasi natrium alginat. Peningkatan bobot jenis ini dipengaruhi oleh meningkatnya kerapatan sPSf oleh natrium alginat (Putra 2012). PSf memiliki bobot jenis sebesar 1.2038 g/mL sedangkan pada sPSf bobot jenis meningkat menjadi 1.2283 g/mL. Hal ini juga terjadi pada sPSf-Na alginat 2% dan 3% yakni masing-masing sebesar 1.2386 g/mL dan 1.2442 g/mL. Penambahan natrium alginat pada membran sPSf akan meningkatkan bobot jenis sebesar 1.055%. Kenaikan bobot jenis pada membran Psf,sPSf, maupun sPSf-natrium alginat dapat dilihat pada Gambar 6. 1.25 1.24 1.23 1.22 1.21 1.2 1.19 1.18 PSf
sPSf
sPSf-natrium alginat 2% Jenis Membran
sPSf-natrium alginat 3%
Gambar 6 Bobot jenis membran PSf, sPSf, dan sPSf-Na alginat
10 Ciri-ciri Membran FTIR Spektrum FTIR digunakan untuk mengetahui keberadaan gugus fungsi SO3H dalam struktur polisulfon yang telah disulfonasi. Gambar 7 menunjukkan bahwa sulfonasi telah berhasil dilakukan, yang ditunjukkan dengan munculnya serapan pada bilangan gelombang 1364 cm-1. Serapan pada bilangan gelombang 1375-1300 cm-1 merupakan serapan vibrasi regang dari gugus –SO3H (Pavia et al. 2001). Gugus sulfonat tertrisubtitusi 1,2,4pada posisi orto dari struktur benzena pada polisulfon. Hal ini ditandai dengan adanya serapan pada bilangan gelombang 1725 cm-1 (Pavia et al. 2001). Spektrum membran komposit tidak menunjukkan penambahan gugus baru. Hal ini menandakan bahwa interaksi membran sPSf dengan natrium alginat hanya interaksi fisik.
L ab orato ry Tes t Res u l t
9 3.0
L ab orato ry Tes t Res u l t
80 70 60 50 %T
40
P SF
30
SP SF A lg in at SP SF-A lg i nat 3%
20 10
-3.0 4 00 0.0
3 00 0
2 00 0
1 50 0
1 00 0
4 50 .0
cm-1
Gambar 7 Analisis FTIR PSf (-), sPSf (-), sPSf-Na alginat 3% (-), dan natrium alginat (-) Lab ab orato orato ry ry Tes Testt Res Resu u ll tt L
SEM Permukaan pada membran dapat dianalisis menggunakan scanning electron microscope (SEM) dengan perbesaran 10000 kali. Berdasarkan hasil analisis SEM, Gambar 8a menunjukkan permukaan membran PSf yang kurang homogen dibandingkan Gambar 8b yaitu membran sPSf. Hal ini dikarenakan adanya gugus sulfonat yang masuk membuat membran lebih bersifat hidrofilik sehingga menyebabkan larutan menjadi lebih homogen. Adanya penambahan komposit natrium alginat (8c) membuat permukaan membran menjadi lebih kasar yang ditandai dengan terbentuknya gumpalan (lingkaran kuning). Hal ini dapat dibuktikan dari penampang melintang membran. Gambar 8d menunjukkan bahwa struktur polisulfon bersifat kaku, terlihat dari penampang melintang yang menjari. Setelah disulfonasi membran PSf menjadi lebih amorf, terlihat pada Gambar 8e pori-pori membran semakin melebar, inilah yang menyebabkan membran semakin halus dan homogen. Setelah adanya penambahan natrium alginat permukaan membran menjadi lebih kasar, terlihat dari penampang melintang pada Gambar 8f yang disebabkan karena natrium alginat yang kurang larut sempurna. Sifat dari natrium alginat adalah polar, sehingga sangat sukar larut dalam pelarut semi polar, bahkan nonpolar (Kosman 2011). Membran sPSf-Na alginat merupakan
11 membran non pori atau nonporous, sehingga sangat baik digunakan dalam aplikasi sistem DMFC, karena hanya proton yang akan melewati membran, sedangkan molekul tidak (Anto 2013).
a
b
d
c
e
f
Gambar 8 Permukaan membran PSf (a), sPSf (b), dan sPSf-alginat 3% (c) serta penampang melintang PSf (d), sPSf (e), dan sPSf-alginat 3% (f) dengan perbesaran 10000 kali
Konduktivitas Proton Pengujian konduktivitas proton membran menggunakan alat impedance analyzer LCR meter menggunakan elektrode karbon dan logam. Elektrode logam yang digunakan adalah elektrode campuran tembaga-besi. Uji konduktivitas proton ini dilakukan pada membran PSf, sPSf, sPSf-Na alginat 2%, dan sPSf-natrium alginat 3%. Sebelumnya masing-masing membran diaktivasi terlebih dahulu menggunakan H2O2 dan H2SO4. Aktivasi membran berfungsi untuk mengaktifkan gugus-gugus penghantar proton agar diperoleh nilai konduktivitas proton yang semakin baik (Anggraini 2013). Nilai konduktivitas membran sebelum diaktivasi akan dibandingkan dengan membran yang telah diaktivasi. Hasil uji konduktivitas proton ditunjukkan pada Gambar 9.
Nilai Konduktivitas ( S/cm)
12
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 PSf
sPSf
sPSf-natrium sPSf-natrium alginat 2% alginat 3% Jenis Membran
Gambar 9 Nilai konduktivitas membran nonaktivasi menggunakan elektrode karbon ( ) dan logam ( ), serta membran aktivasi menggunakan elektrode karbon ( ) dan logam ( ) Membran komposit natrium alginat 3% menggunakan elektrode campuran logam tembaga-besi teraktivasi menghasilkan nilai konduktivitas yang paling tinggi, yakni sebesar 1.0634 x 10-3 S/cm. Penggunaan elektrode campuran logam tembaga-besi meningkatkan nilai konduktivitas, dikarenakan sifat logam itu sendiri yang bertindak sebagai konduktor, selain itu perlakuan aktivasi terhadap membran juga meningkatkan nilai konduktivitas pada membran tersebut. Penggunaan elektrode karbon dalam pengukuran, menghasilkan nilai konduktivitas yang kecil, hal ini dikarenakan sifat karbon yakni semikonduktor, sehingga kurang baik dalam menghantarkan elektron. Sehingga dapat disimpulkan membran komposit natrium alginat 3% teraktivasi memiliki nilai konduktivitas paling tinggi yakni sebesar 1.0634 x 10-3 S/cm. Namun nilai konduktivitas ini masih sangat kecil dibandingkan dengan konduktivitas nafion yang mencapai 0.082 S/cm ( Handayani 2008 ).
Uji Aplikasi Sistem DMFC Direct methanol fuel cell (DMFC) merupakan salah satu tipe polymer electrolite membrane fuel cell (PEMFC) yang menggunakan metanol sebagai bahan bakar. Uji aplikasi sistem DMFC ini menggunakan kompartemen yang terdiri atas 2 bejana, yakni bejana A berisi larutan metanol yang akan bertindak sebagai anode, sedangkan bejana B akan berisi campuran Na2HPO4 dan K3[Fe(CN)6]. Bahan bakar yang digunakan adalah metanol, karena metanol dapat dijadikan sumber hidrogen yang nantinya hidrogen tersebut akan dihantarkan ke katode melalui membran elektrolit agar dibagian anode terdapat kumpulan elektron dan dibagian katode terdapat kumpulan proton yang dapat menghasilkan beda potensial sehingga mampu menghasilkan arus listrik. Kompartemen untuk aplikasi sistem DMFC dapat dilihat pada Gambar 10.
13
Gambar 10 Kompartemen aplikasi sistem DMFC Dengan menggunakan elektrode karbon, membran sPSf-natrium alginat 3% memiliki nilai beda potensial yakni 0.159 volt, sedangkan membran PSf, sPSf, dan sPSf–natrium alginat 2% menghasilkan nilai beda potensial berturut-turut sebesar 0.130, 0.140, dan 0.151 volt. Nilai beda potensial pada membran yang diukur dengan menggunakan elektrode logam. Nilai beda potensial tertinggi ialah untuk sPSf-Na alginat 3% yaitu 0.409 volt, sedangkan untuk PSf, sPSf, dan sPSf-Na alginat 2% berturut-turut sebesar 0.305, 0.335, 0.405 volt. Penggunaan elektrode logam mampu meningkatkan nilai beda potensial, dikarenakan adanya beda potensial tambahan yang terjadi pada logam tersebut. Reaksi yang terjadi pada anode adalah oksidasi metanol yang akan menghasilkan hidrogen, CO2, dan elektron. Hidrogen yang dijadikan sebagai sumber proton akan dihantarkan ke katode melalui membran elektrolit, sehingga pada anode hanya terdapat tumpukan elektron yang akan mengalir ke katode dan menghasilkan beda potensial. CO2 yang dihasilkan berada dalam bentuk gas, sehingga akan sangat mudah untuk menguap. Pada katode terjadi reaksi reduksi larutan K3[Fe(CN)6], dimana Fe3+ berubah menjadi Fe2+. Penggunaan elektrode tembaga-besi akan meningkatkan beda potensial. Hal ini dikarenakan Fe3+ yang tereduksi akan mengoksidasi Fe menjadi Fe2+ yang berasal dari elektrode yang digunakan. Hal ini ditandai dengan adanya endapan hijau yang menempel pada elektrode besi. Berikut reaksi yang terjadi pada aplikasi sistem DMFC Anode: CH3OH + H2O CO2 + 6H+ + 6eKatode: / O2 + 6H+ + 6e- 3H2O Total: CH3OH + / O2 CO2 + 2H2O (Hendrana 2007) Penambahan natrium alginat pada membran mampu meningkatkan beda potensial, dikarenakan sifat natrium alginat yang hampir sama dengan sifat air, yakni hidrofilik sehingga mampu menghantarkan proton. Namun dapat dilihat berdasarkan data yang diperoleh, adanya penambahan alginat tidak terlalu memengaruhi nilai konduktivitas, terlihat dari sebelum dan setelah ditambahkan natrium alginat nilai konduktivitas tidak terlalu meningkat. Penambahan alginat ini sendiri lebih menekankan pada kekuatan mekanik membran dikarenakan sifat alginat yang bertindak sebagai lapisan
14
Beda Potensial (volt)
membran. Namun alginat berpotensi sebagai media dehidrasi etanol dikarenakan afinitasnya tinggi terhadap air (Shao & Huang 2007). Gambar 11 merupakan hasil pengukuran beda potensial menggunakan voltmeter. 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 PSf
sPSf
sPSF-natrium sPSf-natrium alginat 2% alginat 3%
Jenis Membran Gambar 11 Nilai beda potensial tiap membran karbon (-) dan logam (-)
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Membran komposit polisulfon tersulfonasi-natrium alginat dapat dikatakan terbentuk pada suhu 40 oC. Nilai derajat sulfonasi yang diperoleh sebesar 45.09%. Hasil FTIR dan SEM juga mendukung keberhasilan dari proses sulfonasi yakni munculnya serapan vibrasi regang dari gugus –SO3H pada bilangan gelombang 1725 cm-1. Adanya penambahan natrium alginat sebanyak 3% mampu meningkatkan nilai konduktivitas dan beda potensial berturut-turut sebesar 1.0634 x 10-3 S/cm dan 0.409 volt menggunakan elektrode campuran tembaga-besi. Methanol crossover tidak terjadi, hal ini dibuktikan dengan tidak adanya metanol yang terserap ke sisi bagian permukaan membran, sehingga dapat dikatakan membran polisulfon tersulfonasi-natrium alginat baik untuk digunakan sebagai aplikasi Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Saran Sebaiknya perlu dilakukan proses polisulfon tersulfonasi-natrium alginat dengan variasi konsentrasi dan variasi suhu. Selain itu perlu dilakukan analisis termal untuk mengetahui ketahanan termal dari membran. Serta mencari alternatif polimer lain, selain polisulfon untuk meminimumkan biaya.
15
DAFTAR PUSTAKA Anggraini Y. 2013. Membran komposit polistirena tersulfonasi-natrium alginat untuk aplikasi Direct Methanol Fuel Cell [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Anto R. 2013. Membran komposit kitosan-natrium alginat untuk aplikasi Direct Methanol Fuel Cell [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Dhuhita A, Kusuma DA. 2010. Karakterisasi dan uji kinerja SPEEK, eSMM, dan Nafion untuk aplikasi Direct Methanol Fuel Cell [skripsi]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro. Handayani S. 2008. Membran elektrolit berbasis polieter-eter keton tersulfonasi untuk Direct Methanol Fuel Cell suhu tinggi [disertasi]. Depok (ID): Universitas Indonesia. Handayani S. Purwanto WW, Dewi EL, Soemanto RW. 2007. Sintesis dan karakterisasi membran elektrolit polieter eter keton tersulfonasi. Jurnal Sains Materi Indonesia. ISSN: 1411-1098. Hendrana S. 2007. Pengembangan Membran Polimer untuk Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). Jakarta (ID): Pusat Penelitian Fisika, LIPI. Kardono. 2008. Potensi Pengembangan Biofuel Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Seminar Nasional Teknik Pertanian; 2008 Nov 18-19; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID): Pusat Teknologi Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. hlm 1-22. Kosman R. 2011. Pemurnian natrium alginat dari Sargassum duplicatum J.G. Agardh, Turbinaria decurrens (Bory) dan Turbinaria ornate (Turner) J. Argardh asal Perairan Ternate, Maluku Utara. Majalah Farmasi dan Farmakologi. 15(1): 30-34. Martins CR, Hallwass F, Almeida YMB, Paoli MA. 2007. Solid-state 13C NMR analysis of sulfonated polystyrene. Ann Magn Reson 6: 46-55. Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS. 2001. Introduction to Spectroscopy. Washington (US): Thomson Learning, Inc. Peixiang et al. 2004. Synthesis and characterization of sulfonated poly (ether ether ketone) for Proton Exchange Membrane. J Membrane Science. 229: 95-106. Piluharto B, Cynthia L, Tanti H. 2012. Pengembangan membran penukar proton berbasis polisulfon tersulfonasi untuk aplikasi Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) [laporan]. Jember (ID): Universitas Jember. Pramono E, Aris W, priyadi, Jati W. 2012. Pengaruh derajat sulfonasi terhadap degradasi termal polistirena tersulfonasi. Indonesian Journal of Applied Physics. 2(2): 157-163. Pratomo H. 2003. Pembuatan dan karakterisasi membrane komposit polisulfon selulosa asetat untuk proses ultrafiltrasi. Jurnal Pendidikan Matematika dan Sains. 3(7): 168-173. Putro AS. 2013. Membran komposit kitosan-zeolit untuk aplikasi Direct Methanol Fuel Cell [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
16 Shi YQ, wang XW, Chen GW. 1996. Pervaporation characteristics and solution diffusion behaviors through sodium alginate dense membrane. Journal of Applied Polymer Science. 68: 959-968. Shin JP, Chang BJ, Kim JH, Le SB, Suh DH. 2005. Sulfonated polystyrene/PTFE composite membrane. Journal of membrane science 251: 247-254. Suka IG, Wasinton S, Eniya LD. 2010. Pembuatan membran polimer elektrolit berbasis polistiren akrilonitril (SAN) untuk aplikasi Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Jurnal Natur Indonesia. 13(1): 1-6
17
LAMPIRAN Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Polisulfon
Sintesis membran polisulfonNatrium Alginat tersulfonasi
Membran
Pencirian Membran
sPSf
1. FTIR 2. SEM
Kinerja Membran
1. Pengukuran Bobot molekul 2. Penentuan Derajat Sulfonasi 3. Pengujian Water Uptake 4. Pengukuran Konduktivitas pada Membran 5. Pengukuran Permeabilitas Metanol
Uji Aplikasi DMFC
18 Lampiran 2 Penentuan Derajat Sulfonasi Ulangan
Bobot membran (g)
VHCl (mL)
VNaOH (mL)
awal
akhir
terpakai
Derajat Sulfonasi (%)
1
0.1000
10.00
0.00
9.20
9.20
40.21
2
0.1019
10.00
9.20
18.30
9.10
47.36
3
0.1012
10.00
18.30
27.40
9.10
47.68
Rerata
Contoh Perhitungan ( Ulangan 2) Diketahui: Volume Awal = Volume HCl blangko= 9.70 mL= 0.0097 L Volume Akhir = Volume HCl Terpakai = 9.20 mL= 0.0092 L NHCl = 1.004 N BE SO3 = 80.06 g/ek DS = =
-
-
DS = 40.21 %
45.09
19 Lampiran 3 Penentuan nilai Water Uptake Jenis membran
Ulangan
PSf
sPSf
sPSf-Na alginat 2%
sPSf-Na alginat 3%
Bobot membran (g)
Rerata Water Uptake (%)
Kering
Basah
(%)
1
0.0291
0.0293
0.69
2
0.0382
0.0385
0.79
3
0.0475
0.0479
0.84
1
0.0291
0.0295
1.37
2
0.0234
0.0238
1.71
3
0.0239
0.0243
1.67
1
0.0176
0.0184
4.55
2
0.0087
0.0093
6.90
3
0.0124
0.0128
3.23
1
0.0172
0.0189
9.88
2
0.0259
0.0278
7.34
3
0.0186
0.0201
8.06
Contoh perhitungan (membran sPSf ulangan 2 ) Water Uptake (%) = =
Water Uptake
-
–
Water Uptake = 1.71 % Rerata Water Uptake = = 1.59
0.77
1.59
4.89
8.43
20 Lampiran 4 Penentuan bobot jenis membran Jenis Membran
Bobot, w (gram)
Ulangan wo
PSf
sPSf
sPSf-Na alginat 2% sPSf-Na alginat 3%
w1
Densitas, d (g/mL) w3
d1
da
d
1
20.2273
20.2307
44.4992
44.4986
0.99805
0.00125
1.2116
2
20.2273
20.2314
44.4993
44.4986
0.99805
0.00125
1.2033
3
20.2273
20.2308
44.4992
44.4986
0.99805
0.00125
1.2043
1
20.2271
20.2292
44.5022
44.5018
0.99805
0.00125
1.2326
2
20.2271
20.2287
44.5021
44.5018
0.99805
0.00125
1.2281
3
20.2271
20.2299
44.5023
44.5018
0.99805
0.00125
1.2147
1
20.2304
20.2361
44.4803
44.4792
0.99875
0.00125
1.2391
2
20.2286
20.2378
44.4560
44.4543
0.99875
0.00125
1.2267
3
20.2344
20.2359
44.4875
44.4872
0.99875
0.00125
1.2500
1
20.2415
20.2454
44.4909
44.4901
0.99875
0.00125
1.2562
2
20.2378
20.2440
44.4873
44.4861
0.99875
0.00125
1.2381
3
20.2423
20.2454
44.4867
44.4861
0.99875
0.00125
1.2381
Contoh Perhitungan (Membran sPSf-natrium alginat 3% ulangan 3) d=
-
-
-
-
=
Rerata d
w2
-
-
d = 1.2381 g/mL
Rerata = = 1.2441 g/mL
-
-
1.2064
1.2251
1.2386
1.2441
21 Lampiran 5 Hasil analisis FTIR Bilangan gelombang membran (cm-1)
Gugus fungsi PSf
sPSf
sPSf-alginat 3%
Ikatan C=C pada cincin aromatik
1586.40-1488.71
1586.64-1488.57
1589.03-1484.25
Ikatan C-H pada cincin aromatik
3093.51-3067.57
3094.73-3067.58
3094.41-3067.54
1250.01
1249.18
1255.07
-
1724.29
1725.13
Ikatan C-O pada eter Cincin aromatik tertrisubstitusi 1,2,4Ikatan S=O asimetrik
1323.58
1323.53
-
Ikatan S=O simetrik
1153.34
1151.66
1148.49
Lab orato ry Test Resu l t
7 7.0 70 1747.21 3711.27 3593.80
60
3541.57 3551.64
50
918.45
2080.08 2653.13 2410.65
3163.95
2041.37
2449.23 2595.75
3643.94
945.35 962.07
1774.87
1904.24
3652.03
665.17
1386.53
3093.51 3036.78
40
461.46
621.25 795.48
635.89 740.58
3067.57 2934.21
%T 3 0
PSf
756.38
1363.94
2873.29
1410.56
20
715.86
1206.33 2968.45
1080.87 1014.14
10
693.05
Lab orato ry Test Resu l t 853.74
0
1323.58
1586.40 1488.71
-12 .0
1504.27
4 00 0.0
3 00 0
2 00 0
873.84
1107.12 1294.77 1153.34 1169.72 1250.01
559.53
Lab orato ry 834.92
Test Resu l t
Lab orato ry Test Resu l t
1 50 0
1 00 0
4 50 .0
cm-1
7 0.8
Lab orato ry Test Resu l t
60
2654.48 2692.44 2732.36
3901.70
50
3162.80
2592.79
3555.38 3658.09
40
2178.49 2280.62
2409.62
918.55 945.52
2080.35 1774.25 2041.11
463.51
961.64
2450.15
30 1904.28
2892.56 3094.41
%T
sPSf
1725.13 621.26 795.45
20 3036.67 3067.54 2873.06
666.97 1386.53
10
2934.06
635.80
1364.02 739.74 1410.69
0 2967.56
-10
1484.25
-14 .5 4 00 0.0 8 8.0
80
1014.21 1206.33 693.98 orato ry Test 871.37 Lab 1080.84 562.82 1255.07 838.57 1110.68 715.75 1291.26 1148.49 852.77
1589.03
3 00 0
2 00 0
1 50 0
1 00 0
cm-1
3902.75
70 60 50 40
3628.77 3547.15
3164.20
3094.73 3067.58 3036.72 2934.38 2872.96
Lab orato ry Test Resu l t 4 50 .0 Lab orato ry Test Resu l t
963.08 945.21 917.66
2221.30 1775.99 2594.49 2078.57 2447.42 2041.30 2411.09 1902.82 1724.29
Resu l t
465.03
795.64 1386.59 1364.00
664.95 635.86
sPSf-Na alginat 3%
740.30
%T 1410.70
30
715.90 1206.17 1080.84 692.98 1488.57 1169.81 1151.66 853.80 1014.21 1323.53 873.90 1586.64 1294.73 1107.37 835.14 559.23 1503.96 1249.18
20 2968.27
10 0 -10 -14 .0 4 00 0.0
3 00 0
2 00 0
1 50 0 cm-1
1 00 0
4 50 .0
22 Lampiran 6 Nilai konduktivitas membran Jenis elektroda
Konduktans (x10-3 S)
Konduktivitas (x10-3 S/cm)
Jenis Membran
Tebal (cm)
Luas (cm2)
nonaktivasi
Aktivasi
nonaktivasi
Aktivasi
PSf
0.008
5.31
155.77
176.95
0.2337
0.2666
sPSf
0.005
5.31
318.32
322.24
0.2997
0.3034
sPSf-Na alginat 2%
0.007
5.31
263.89
331.74
0.3479
0.4373
sPSf-Na alginat 3%
0.008
5.31
281.98
357.64
0.4248
0.5388
PSf
0.008
4.72
297.73
303.25
0.5046
0.5140
Karbon
sPSf
0.005
4.72
515.73
546.71
0.5463
0.5791
sPSf-Na alginat 2%
0.007
4.72
555.26
578.11
0.8235
0.8574
sPSf-Na alginat 3%
0.008
4.72
595.66
627.41
1.0096
1.0634
Logam
Contoh perhitungan membran PSf nonaktivasi, elektrode campuran) σ=G = 297.73 х σ = 0.5046 S/cm Keterangan : σ l A G
: konduktivitas proton (S/cm) : jarak antara kedua elektrode (cm) : luas permukaan (cm2) : Nilai konduktansi (S)
Parameter: Frekuensi CC V-lim Range Open Short
: 100.00 kHz : 1.00 mA : 10 mV : Auto 10 Ω : Off : Off
23 Lampiran 7 Data beda potensial Elektrode
Karbon
Logam
Jenis Membran
Konduktans (S)
R (ohm)
V(Volt)
I (Ampere)
P(watt)
PSf
0.1770
5.613
0.130
0.0230
0.0030
sPSf
0.3222
3.1033
0.140
0.0451
0.0063
sPSf-Na alginat 2%
0.3317
3.0148
0.151
0.0501
0.0076
sPSf-Na alginat 3%
0.3576
2.7964
0.159
0.0569
0.0090
PSf
0.3033
3.2976
0.305
0.0925
0.0282
sPSf
0.5467
1.8291
0.335
0.1831
0.0614
sPSf-Na alginat 2%
0.5781
1.7298
0.405
0.2341
0.0948
sPSf-Na alginat 3%
0.6274
1.939
0.409
0.2566
0.1050
24
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 9 Maret 1993 dari ayah Drs. B. Hadi Sutanto dan ibu Euis Sri Sugiarti, SPd. Penulis adalah anak pertama dari dua bersaudara. Penulis lulus SMA Negeri 86 Jakarta pada tahun 2010 dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum Kimia B pada tahun ajaran 2012/2013 dan 2013/2014 serta asisten praktikum Kimia Fisik Layanan pada tahun ajaran 2012/2013. Penulis juga aktif mengajar di sebuah sekolah swasta SMP Makarya Tangerang sebagai guru mata ajaran Ilmu Pengetahuan Alam untuk kelas 3 SMP. Penulis juga aktif dalam organisasi Himpro Imasika (Ikatan Mahasiswa Kimia) sebagai staff Departemen Pengembangan Kimia dan Seni tahun kepengurusan 2011/2012 dan sebagai Kepala Departemen Pengembangan Kimia dan Seni tahun kepengurusan 2012/2013. Bulan Juli-Agustus penulis melaksanakan Praktik Lapangan di PT Krakatau Steel Cilegon, dengan judul laporan Verifikasi Metode Analisis Logam Fe dalam Air Limbah Hyl-III PT Krakatau Steel Menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom Teknik Nyala.
