Fabrikasi Nanofiber PVA/kitosan dengan Penambahan Ammonium bromida Menggunakan Metode Electrospinning dan Potensinya Sebagai Membran Elektrolit pada Fuel cells

PIPIT DEWI NUGRAHINI, Dr. Kuwat Triyana

2015 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Nanofiber PVA/kitosan dengan penambahan Ammonium bromida telah berhasil difabrikasi menggunakan metode electrospinning dan dikaji potensinya sebagai membran elektrolit pada fuel cells. Larutan electrospinning disintesis dengan melarutkan serbuk PVA/kitosan 10:1 (perbandingan massa) ke dalam 20 ml asam asetat 1% disertai penambahan konsentrasi NH4Br dengan variasi 0 g, 0.03 g, 0.05 g, 0.07 g, 0.10 g, 0.15 g dan 0.20 g. Fabrikasi dilakukan pada tegangan 15 kV, menggunakan jarum berdiameter 0.5 mm serta jarak ujung jarum ke plat kolektor adalah 14 cm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan Ammonium bromida berpengaruh terhadap sifat-sifat fisis larutan PVA/kitosan dan morfologi fiber yang dihasilkan. Semakin banyak konsentrasi Ammonium bromida yang ditambahkan menyebabkan konduktivitas larutan semakin meningkat dan viskositas larutan semakin menurun. Hasil analisis Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan bahwa penambahan Ammonium bromida berpengaruh terhadap ukuran fiber. Ukuran fiber menurun dari rentang 174 nm hingga 130 nm. Hasil uji Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) menunjukkan kenaikan nilai konduktivitas ionik membran akibat adanya penambahan Ammonium bromida. Nilai konduktivitas ionik membran maksimum dicapai pada 6.27 x 10-7 S/cm. Hasil spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) menunjukkan bahwa kehadiran Ammonium bromida tidak mengubah struktur kimia dari nanofiber PVA/kitosan. Selain itu, hasil Thermal Gravimetric Analysis (TGA) menunjukkan bahwa nanofiber PVA/kitosan dengan penambahan Ammonium bromida memiliki kestabilan termal yang tinggi hingga mencapai 200 derajat Celcius, ini menunjukkan bahwa nanofiber PVA/kitosan dengan penambahan Ammonium bromida memiliki potensi sebagai membran elektrolit pada fuel cells.

PVA/chitosan nanofibers doped by Ammonium bromide have been successfully fabricated by electrospinning method to examine their potential as membrane electrolyte for fuel cells application. For electrospinning solution, the mass ratio of PVA/chitosan 10:1 was dissolved in 20 ml acetic acid 1% and doped by Ammonium bromide with the variation concentration of 0 g, 0.03 g, 0.05 g, 0.07 g, 0.10 g, 0.15 g and 0.20 g. The applied voltage to the electrospun is 15 kV, use 0,5 mm of diameter needle and the distance from the spinneret to the collector is 14 cm, respectively. As a result, the addition of Ammonium bromide concentration increased conductivity and decreased the viscosity of the solution. Furthermore, the effect of conductivity and viscosity on diameters of electrospun nanofibers was very significant, so that needed to be optimized. The average diameter of electrospun nanofiber were found to be 174 nm and decreased to be 130 nm. The result of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) showed that the ionic conductivity of the membrane increased to be 6.27 x 10-7 S/cm for doped 0.2 g Ammonium bromide. The result of Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) showed that the addition of Ammonium bromide does not change the conformation of PVA/chitosan nanofiber. Moreover, the result of Thermal Gravimetric Analysis (TGA) showed that PVA/chitosan nanofiber doped by Ammonium bromide have the high thermal stability to approximately 200 degrees C, it indicates that the electrospun of PVA/chitosan nanofibers doped by Ammonium bromide show a high potential for electrolyte membrane in fuel cells application.

Kata Kunci : nanofiber PVA/kitosan, Ammonium bromida, electrospinning, membran elektrolit, fuel cells