Nama Lengkap : Prof. Dr. Atiek Rostika Noviyanti,S.Si., M.Si.

E-mail : [email protected]

Bidang Keahlian : Kimia anorganik, kimia material

Prodi S2 Calon Mahasiswa: Magister Ilmu Kimia

Prodi S3 Calon Mahasiswa: Doktor Ilmu Kimia

Judul Penelitian yang Ditawarkan:  

Eksperimen dan Simulasi DFT Komposit Kitosan-Oksida Logam dan Aplikasinya sebagai Elektrolit pada Sel Bahan Bakar Membran Penukar Proton

Experiment And DFT Simulations of Chitosan-Mtal Oxide Composite and Its Application as an Electrolyte in Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC)

Abstrak:

Sel Bahan Bakar Membran Penukar Proton merupakan sumber energi alternatif dengan zero emission karena menggunakan bahan bakar gas H2 dan O2. Pemanfaatan PEMFC yang belum luas disebabkan karena biaya masih mahal dibanding dengan sumber energi lainnya. Pengembangan membran elektrolit merupakan salah satu hal penting untuk mengatasi masalah tersebut. Membran komersil pada PEMFC yang banyak digunakan saat ini adalah Nafion, karena memiliki kinerja yang unggul dibanding membrane lainnya. Namun, Nafion masih memiliki kelemahan karena permeabilitas yang tinggi, harganya mahal, dan rentan terdegradasi pada suhu tinggi. Masalah ini mendorong pencarian membrane baru dengan harga yang relative lebih murah. Kitosan merupakan sumber membrane baru potensial karena relative lebih murah dan bersifat biodegradable, memiliki sifat temal dan kekuatan mekanik yang memadai untuk aplikasi sel bahan bakar. Namun, konduktivitas proton kitosan masih rendah sehingga perllu dilakukan sulfonasi dan oksida logam sebagai pengisinya. Penggunaan oksida logam diharapkan mampu meningkatkan proses transfer proton. Tujuan penelitian ini yakni memperoleh memberan kitosan tersulfonasi dengan pengisi logam oksida sebagai membrane elektrolit dengan kinerja tinggi. Tahap awal penelitian dilakukan terlebih dahulu perhitungan secara komputasi (metode DFT) untuk menentukan oksida logam yang sesuai untuk pengisi membrane elekrolit. Hasil simulasi DFT yang terbaik, selanjutnya digunakan sebagai dasar prosedur pada proses sintesisnya. Kombinasi simulasi DFT dan eksperimen diharapakan dapat diperolah data hasil yang akurat sehingga membranenya dapat diaplikasikan dengan baik sebagai elektrolit pada sel bahan bakar membrane penukar ion. Hasil penelitian ini berupa produk membrane elektrolit dan artikel ilmiah yang akan dipublikasikan pada jurnal nasional terakreditasi Sinta 1 dan Sinta 2 dan jurnal internasional reputasi tinggi Emergent Materils (Q2) dan RSC Advances (Q1). 

 

Abstract:

Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) are an alternative energy source with zero emissions because they use H2 and O2 gas as fuel. The use of PEMFC is not yet widespread because the cost is still expensive compared to other energy sources. The development of electrolyte membranes is one of the important things to overcome this problem. The currently widely used commercial PEMFC membrane is Nafion, because it has superior performance compared to other membranes. However, Nafion still has weaknesses due to its high permeability, expensive price, and susceptibility to degradation at high temperatures. This problem encourages the search for new membranes at relatively cheaper prices. Chitosan is a potential new membrane source because it is relatively cheaper and biodegradable, has adequate thermal properties and mechanical strength for fuel cell applications. However, the proton conductivity of chitosan is still low so it needs to be sulfonated and metal oxide as a filler. The use of metal oxides is expected to improve the proton transfer process. The aim of this research is to obtain sulfonated chitosan membrane with metal oxide filler as an electrolyte membrane with high performance. The initial stage of the research was to carry out computational calculations (DFT method) to determine the metal oxides suitable for electrolyte membrane fillers. The best DFT simulation results are then used as a basis for procedures in the synthesis process. It is hoped that the combination of DFT simulations and experiments can produce accurate data results so that the membrane can be properly applied as an electrolyte in ion exchange membrane fuel cells. The results of this research are electrolyte membrane products and scientific articles which will be published in the accredited national journals Sinta 1 and Sinta 2 and the high-reputation international journals Emergent Materials (Q2) and RSC Advances (Q1).