Membrane Electrode Assembly Dari Komposit Polisulfon-Tio2 Untuk Aplikasi Microbial Fuel Cell

MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY DARI KOMPOSIT
POLISULFON-TiO2 UNTUK APLIKASI
MICROBIALFUEL CELL

BENI PAMBUDI

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Membrane Electrode
Assembly dari Komposit Polisulfon-TiO2 untuk Aplikasi Microbial 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, Januari 2016
Beni Pambudi
NIM G44110027

ABSTRAK
BENI PAMBUDI. Membrane Electrode Assembly dari Komposit Polisulfon-TiO2
untuk Aplikasi Microbial Fuel Cell. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan ARMI
WULANAWATI.
Penelitian ini merakit membrane electrode assembly (MEA) berbasis
membran komposit polisulfon-TiO2 untuk aplikasi microbial fuel cell (MFC).
Membran komposit diperoleh dengan menambahkan TiO2 sebagai matriks dengan
konsentrasi TiO2 5%, 10%, dan 15%. MEA dirakit menyalutkan membran
komposit PSf-TiO2 pada elektrode berkatalis Ag(AgNO3)/C 20% b/b dengan
metode hotpress. Keberhasilan pembuatan MEA terlihat dari morfologinya yang
dicirikan menggunakan mikroskop elektron pemayaran dengan terbentuknya salut
karbon dan membran komposit pada penampang lintang MEA. Nilai
konduktivitas proton dan beda potensial tertinggi dihasilkan pada MEA PSf-TiO2
5% dengan nilai berturut-turut 0.1274 × 10-2 S/cm dan 0.202 V. Berdasarkan hasil

tersebut, MEA PSf-TiO2 dapat diaplikasikan dalam sistem MFC.
Kata kunci: membrane electrode assembly, membran komposit, polisulfon, sel
bahan bakar mikrob, titanium dioksida

ABSTRACT
BENI PAMBUDI. Membrane Electrode Assembly Based on Composite of
Polysulfone-Titanium Dioxide for Microbial Fuel Cell. Supervised by SRI
MULIJANI and ARMI WULANAWATI.
The study isconcerned to membrane electrode assembly (MEA) based on
polysulfone-TiO2 composite membrane for microbial fuel cell (MFC) application.
The composite membrane was assembled by adding titanium dioxide as a matrix
with varying titanium dioxide concentrations of 5%, 10%, and 15%. The MEA
was prepared by coating the activated PSF-TiO2 composite membrane with Ag/C
20% w/w catalyst layer using hot press method. The success of MEA preparation
was assesed by its morphology as characterized using scanning electron
microscope with the formation of carbon and composite membrane layers on its
cross section. The MEA of 5% PSf-TiO2 gave the highest proton conductivity and
voltage of 0.1274 × 10-2 S/cm and 0.202 V, respectively. The result shows that
MEA PSF-TiO2 can be applied in MFC system.
Keywords: composite membrane, membrane electrode assembly, microbial fuel

cell, polysulfone, titanium dioxide

MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY DARI KOMPOSIT
POLISULFON-TiO2 UNTUK APLIKASI
MICROBIALFUEL CELL

BENI PAMBUDI

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
2016

PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT berkat rahmat dan karunia-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini
dilaksanakan dari bulan Maret sampai September 2015 yang bertempat di
Laboratorium Kimia Fisik, Departemen Kimia; Laboratorium Biofisika Membran,
Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan
Fakultas Peternakan , Institut Pertanian Bogor.
Penulis banyak mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat Ibu Dr
Sri Mulijani, MS selaku pembimbing pertama dan Ibu Armi Wulanawati, SSi,
MSi selaku pembimbing kedua yang telah memberikan bimbingan dan semangat
kepada penulis selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih
kepada Bapak Mail dan Ibu Ai yang telah membantu dalam berdiskusi selama
penyusunan karya ilmiah, pemakaian alat dan bahan di laboratorium.
Ungkapan terima kasih kepada Ibu, Ayah, kakak, keponakan dan seluruh
keluarga atas doa, dukungan dan semangatnya. Ucapan terima kasih kepada Rizky
Adityawardana, A Hawari A, Malik, Rescy, Dita, Eva N, Vinna T, Eva S dan
segenap Keluarga Kimia Angkatan 48 dan AKAPELA yang telah membantu,
memberikan semangat, motivasi dan dorongan dalam menyusun karya ilmiah ini.
Semoga tulisan ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan bagi penulis
maupun bagi pambaca.

Bogor, Januari 2016

Beni Pambudi

DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
METODE
Alat dan Bahan
Metode
Pembuatan Membran Polisulfon Komposit TiO2
Pengukuran Bobot Jenis Membran
Pengujian Water Uptake Membran
Pembuatan Membrane Electrode Assembly
Pencirian Membran
Pengukuran Konduktivitas Proton Membran
Uji Permeabilitas Membran
Uji Aplikasi Sistem MFC

Perhitungan Total Mikroba dalam Air Perasan Rumen Sapi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Membran Komposit Polisulfon-TiO2
Bobot Jenis Membran
Water Uptake Membran
Membrane Electrode Assembly
Morfologi Membran
Sifat Permeabilitas Membran
Konduktivitas Proton Membran
Aplikasi Sistem MFC
Total Mikrob dalam Air Perasan Rumen Sapi
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP

xiv
xiv

1
2
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
5
6
6
7
7
8

9
10
12
12
12
12
12
15
21

DAFTAR GAMBAR
1 Rerata bobot jenis membran
2 Persentase rerata water uptake membran
3 Morfologi penampang lintang MEA dengan katalis (a dan c) dan MEA
tanpakatalis (b dan d) pada perbesaran 100-500×
4 Data konduktivitas proton membran nonMEA dan MEA
5 Kompartemen sistem MFC
6 Beda potensial pada membran nonMEA dan MEA

6

7
8
10
10
11

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Bagan alir penelitian
Data penentuan water uptake membran
Data peningkatan water uptake membran

Data penentuan bobot jenis membran
Data peningkatan bobot jenis membran
Data konduktivitas proton membran
Data peningkatan konduktivitas proton membran
Data beda potensial dan arus listrik dalam sistem MFC
Data penentuan jumlah mikrob dalam air perasan rumen sapi

15
16
16
17
18
18
19
19
20

PENDAHULUAN
Pertambahan jumlah penduduk dan kemajuan teknologi memicu konsumsi
energi yang lebih banyak. Hal ini mengakibatkan terjadinya krisis energi yang

menjadi suatu permasalahan penting di dunia, termasuk Indonesia. Sekarang ini
pemenuhan energi masih bergantung pada energi fosil sebanyak 96% (minyak
bumi 48%, gas 18% dan batubara 30%) (Said 2014). Pemanfaatan energi fosil
yang tidak dapat diperbaharui dengan konsumsi sebanyak itu akan mengakibatkan
krisis energi. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah ini adalah sel bahan
bakar (fuel cell) karena memanfaatkan bahan bakar terbarukan.
Fuel cell atau sel bahan bakar merupakan sel elektokimia yang mengonversi
energi kimia menjadi energi listrik melalui proses elektrokimia. Beberapa jenis sel
bahan bakar, yaitu alkaline fuel cell (AFC), phosphoric acid fuel cell (PAFC),
direct methanol fuel cell (DMFC), solid oxide fuel cell (SOFC), molten carbonate
fuel cell (MCFC), proton exchange membrane (PEMFC) (Handayani 2008).
Selain itu ada pula sel bahan bakar yang pengaplikasiannya menggunakan bantuan
mikroorganisme yang dikenal microbial fuel cell (MFC). Sel bahan bakar ini
merupakan sumber energi yang mengonversi biomassa menjadi listrik melalui
aktivitas mikroorganisme, terutama menggunakan limbah cair (Liu et al. 2009).
Salah satu jenis limbah cair yang dapat dijadikan bahan bakar dalam MFC adalah
air perasan rumen sapi yang memiliki jumlah mikroorganisme sekitar 108-1010
cfu/mL (Ogitomo dan Imai 1980).
Pada umumnya MFC menggunakan membran penukar ion (PEM) yang
berfungsi sebagai membran elektrolit seperti Nafion. Membran elektrolit ini
merupakan jenis polimer yang memiliki konduktifitas ionik yang tinggi yaitu 0.1
S.cm-1 pada 25 ºC serta kestabilan mekanik, termal dan kimia yang baik
(Hendrana et al. 2007). Namun, kendala utama dari Nafion adalah konduktivitas
proton menurun pada suhu tinggi (>80 ºC) (Handayani 2007) dan harganya yang
relatif mahal.
Hal tersebut dapat diatasi dengan mengganti Nafion dengan suatu
poliaromatik seperti polibenzimidazol, polieter sulfon, polieter keton, polistirena
dan polisulfon (Handayani et al. 2007). Salah satu polimer yang sedang
dikembangkan adalah polisulfon. Keunggulan polisulfon adalah tahan terhadap
panas, stabil antara pH 1.5-13, mempunyai kekuatan tarik yang baik dan tidak
larut atau rusak oleh asam encer atau alkali (Juniarzadinata 2011). Hal lain untuk
meningkatkan kinerja membran polisulfon perlu ditambahkan suatu komposit.
Marita (2011) menyatakan bahwa kelebihan menggunakan membran komposit
adalah kinerja membran yang lebih optimal sehubungan dengan selektivitas,
stabilitas kimia dan termal, dan laju permeasi. Salah satu bahan komposit adalah
TiO2 yang merupakan sebuah nanomaterial dengan keunggulan, yaitu kemampuan
untuk menahan dan mendekomposisi bakteri, tahan terhadap UV, super hidrofilik
dan dapat sebagai fotokatalisator (Pramono 2012). Penambahan TiO2 pula dapat
meningkatkan kestabilan terhadap suhu tetapi dengan konsentrasi yang tinggi
dapat menurunkan kelarutan dari komposit dan mengakibatkan membran rapuh
(Devrim et al. 2009).
Selain dengan menggunakan membran komposit, upaya untuk
meningkatkan konduktivitas proton membran polimer dilakukan pula dengan

2

menggunakan membrane electrode assembly (MEA). MEA merupakan
penggabungan dua elektrode (anode dan katode) dengan membran polimer
menggunakan katalis. Keunggulan MEA adalah meningkatkan konduktivitas
elektrik dan mempercepat reaksi elektrokimia (Tse 2006). Metode ini dapat
meningkatkan efisiensi berkisar antara 10-20% untuk reaksi elektrokimia pada
elektrode tersebut (Peck et al. 1999). Pada umumnya, katalis yang digunakan
dalam pembuatan MEA adalah Pt/C karena bersifat inert dan kestabilan yang
tinggi. Namun, penggunaan katalis tersebut memerlukan biaya yang relatif mahal.
Oleh karena itu dalam penelitian ini digunakan katalis Ag/C dengan harga yang
lebih murah dan mudah didapat dalam bentuk garamnya serta nilai potensial
reduksinya sebesar 0.8 V yang mendekati nilai potensial reduksi Pt/C sebesar 1.2
V (Mulyani et al. 2012).
Berdasarkan uraian diatas, pada penelitian ini akan dibuat membrane
electrode assembly menggunakan polisulfon yang dikompositkan dengan variasi
konsentrasi TiO2 untuk aplikasi microbial fuel cell. Tujuan dari penelitian ini
mempelajari pengaruh penambahan konsentrasi komposit TiO2 terhadap kinerja
membran. MEA yang dihasilkan diharapkan memiliki sifat fisik yang kuat,
memiliki konduktivitas yang tinggi serta dapat menjadi sumber energi alternatif,
dapat diperbaharui dan mengurangi dampak negatif limbah dilingkungan.

METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah peralatan gelas, oven, piknometer, neraca
analitik, hotpress, elektrode karbon, seperangkat alat untuk menghitung total
bakteri dengan metode total plate count (TPC), scanning electron microscope
(SEM), LCR-meter, multimeter, dan alat MFC. Bahan-bahan yang digunakan
adalah Polisulfon (Sigma-Aldrich), TiO2, kloroform, air perasan rumen sapi,
karbon grafit, AgNO3, kertas karbon, H2O2 3%, H2SO4 0.5 M, NaOH 1 N, HCl 1
N, larutan K3[Fe(CN)6], larutan K2HPO4, buffered peptone water (BPW), plate
count agar (PCA) dan air deionisasi.
Metode
Pembuatan Membran Polisulfon Komposit TiO2
Polisulfon sebanyak 3.75 gram dilarutkan dengan 25 mL kloroform. Setelah
itu, campuran diaduk sampai homogen selama 2 jam. Kemudian ditambahkan
TiO2 sebanyak 5%, 10%, dan 15% dari bobot Polisulfon. Campuran PSf-TiO2
kemudian diaduk dengan pengaduk magnet hingga homogen. Setelah homogen
dan tidak ada gelembung membran komposit dicetak di atas pelat kaca.

3

Pengukuran Bobot Jenis Membran
Membran PSf-TiO2 dipotong dengan ukuran yang seragam, kemudian
dimasukkan ke dalam piknometer yang telah diketahui bobot kosongnya (w0).
Bobot piknometer dan sampel dicatat sebagai (w1). Kemudian piknometer yang
berisi sampel ditambahkan akuades hingga tidak terdapat gelembung udara dan
ditimbang (w2). Bobot piknometer berisi akuades juga ditimbang dan bobotnya
dicatat (w3). Bobot jenis sampel dihitung menggunakan Persamaan 1.
d=

w1 -w0
w3 -w0 -(w2 -w1 )

× dl -da + da

(1)

Keterangan:
d
= Bobot jenis sampel (g/mL)
d1
= Bobot jenis air (g/mL)
da
= Bobot jenis udara (g/mL)
Pengujian Water Uptake Membran
Membran komposit PSf-TiO2 berukuran 1×1 cm2 dikeringkan dalam oven
dengan suhu 120 °C selama 24 jam lalu ditimbang sebagai wkering. Setelah itu
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 2
Water uptake (%) =

-

× 100%

(2)

Pembuatan Membrane Electrode Assembly
Membrane electrode assembly (MEA) dibuat dengan dua cara, yaitu dibuat
tanpa dan dengan katalis. Membran tanpa katalis dibuat dengan cara dilapisi
dengan lem pada kedua sisi membran. Setelah itu karbon ditaburkan pada kedua
sisi membran sampai rata, kemudian dihimpitkan dengan kertas karbon yang
sebelumnya sudah dilapisi lem dan dicetak menggunakan hotpress selama 3 menit.
Membran dengan katalis dibuat dengan mencampurkan 20% katalis
Ag(AgNO3)/C dengan 5% larutan PSf-TiO2 dengan pelarut kloroform dan diaduk
hingga membentuk pasta. Lapisan elektrode dibuat dengan mengoleskan
campuran katalis di permukaan kertas karbon. MEA dibentuk dengan
menghimpitkan membran yang sebelumnya telah diaktivasi dengan direndam
dalam H2O2 3% selama 1 jam lalu membran direndam kembali dalam H2SO4
selama 1 jam, setelah itu membran dibilas dengan air deionisasi. MEA dihimpit
dengan dua lapisan elektrode berkatalis dan dicetak menggunakan hotpress
selama 3 menit.

4

Pencirian Membran
Membran dianalisis menggunakan SEM untuk melihat morfologi
permukaan dan lapisan dari membran berdasarkan penampang lintang. MEA PSfTiO2 dibekukan dengan nitrogen cair selama 10 menit kemudian dipatahkan dan
ditempelkan pada cell holder. MEA dilapisi dengan emas lalu dimasukkan ke
dalam chamber dan dipotret penampang lintang membran.
Pengukuran Konduktivitas Proton Membran
Pengukuran konduktivitas dilakukan menggunakan alat LCR meter, di
Laboratorium Biofisika Membran, Departemen Fisika, FMIPA, IPB. Membran
berukuran (4×0.85) cm2 diapit dengan dua elektrode karbon yang dihubungkan
dengan kutub positif dan negatif pada alat, sehingga diperoleh nilai konduktans
membran. Elektrode yang digunakan adalah karbon. Elektrode diaktivasi dengan
cara direndam ke dalam larutan HCl 1 N selama 24 jam, kemudian NaOH 1 N
selama 24 jam, setelah itu elektrode aktif dibilas dengan air deionisasi dan
direndam hingga akan digunakan.
Membran yang digunakan diukur ketebalannya menggunakan mikrometer
digital sehingga diperoleh tebal membran yang berbanding lurus dengan jarak
antara kedua elektrode karbon (L). Nilai konduktans (G) yang diperoleh
dikonversi menjadi nilai konduktivitas per satuan jarak yang disebut dengan nilai
konduktivitas proton (σ) melalui Persamaan 3.
L

σ=GA

(3)

Keterangan:
σ = konduktivitas proton (S/cm)
A = luas permukaan (cm2)
L = tebal membran (cm)
G = nilai konduktans (S)
Uji Permeabilitas Membran
Permeabilitas air perasan rumen sapi diuji secara kualitatif untuk melihat air
perasan rumen sapi yang lewat melalui membran. Sebuah bejana terdiri atas 2
kompartemen yang mengapit membran. Kompartemen A diisi dengan 50 mL air
perasan rumen sapi, kemudian posisi sistem diatur agar air perasan rumen sapi
berada di atas membran selama 30 menit dan dibagian bawah membran diseka
dengan tisu untuk melihat air perasan rumen sapi yang terdifusi melalui membran
yang masuk ke kompartemen B.

5

Uji Aplikasi Sistem MFC
Pengukuran beda potensial listrik dalam sistem sel bahan bakar diukur
menggunakan 2 sistem bejana, yaitu sistem anode dan katode. Bejana pertama
yang bertindak sebagai anode diisi dengan 100 mL air perasan rumen sapi,
sedangkan bejana kedua yang bertindak sebagai katode diisi dengan 50 mL
larutan K3[Fe(CN)6] 50 mM dan 50 mL larutan K2HPO4 100 mM. Membran
direkatkan pada bagian tengah kedua bejana tersebut. Beda potensial listrik diukur
dengan menghubungkan elektrode yang dimasukkan ke dalam bejana yang
terhubungkan dengan kutub positif dan kutub negatif dari multimeter.
Perhitungan Total Mikroba dalam Air Perasan Rumen Sapi
Metode yang digunakan dalam perhitungan total mikroba dalam air perasan
rumen sapi adalah metode total plate count (TPC). Air perasan rumen sapi
sebanyak 25 mL dimasukkan ke dalam wadah steril, kemudian ditambahkan 225
mL larutan BPW dan diaduk hingga homogen yang kemudian merupakan larutan
dengan konsentrasi 10-1. Sebanyak 1 mL suspensi dengan konsentrasi 10-1 diambil
dan dicampurkan dengan 9 mL larutan BPW, sehingga diperoleh suspensi dengan
konsentrasi 10-2, kemudian dibuat suspensi hingga 10-8. Setelah itu masingmasing suspensi pengenceran, diambil 1 mL dan dipindahkan ke dalam cawan
petri. Media PCA yang telah dicairkan bersuhu 45 ± 1 oC sebanyak 15 mL
ditambahkan ke dalam cawan petri yang berisi suspensi pengenceran, kemudian
dilakukan pemutaran dan didiamkan hingga menjadi padat. Padatan tersebut
diinkubasi selama 24 jam. Setelah itu, dihitung jumlah koloni pada setiap
pengenceran. Rata-rata jumlah koloni dikalikan dengan faktor pengencerannya,
kemudian hasilnya dinyatakan sebagai jumlah koloni mikrob per mililiter. Jika
jumlahnya lebih dari 150 koloni, maka dinyatakan tidak dapat dihitung atau
TBUD (ISO 2004).

HASIL DAN PEMBAHASAN
Membran Komposit Polisulfon-TiO2
Membran komposit adalah membran yang terdiri atas dua lapisan, lapisan
aktif yang rapat dari material yang berbeda dan lapisan pendukung yang berpori.
Adanya lapisan aktif tersebut membuat kinerja membran meningkat sehubungan
dengan kestabilan kimia, selektivitas dan laju permeasi (Marita 2011).
Membran komposit PSf-TiO2 dibuat dalam 3 variasi konsentrasi TiO2, yaitu
5%, 10% dan 15%. Membran komposit PSf-TiO2 dibuat dengan teknik inversi
fase yaitu pembuatan membran fase cair menjadi fase padat. Membran PSf-TiO2
dilarutkan dengan kloroform, setelah homogen membran dicetak di atas pelat kaca
dan dikeringudarakan untuk menghilangkan pelarutnya. Penambahan TiO2
menyebabkan membran lebih hidrofilik karena sifat TiO2 yang memiliki
hidrofilitas yang baik. Peran TiO2 sebagai komposit membuat nilai konduktivitas

6

proton akan meningkat. Namun, penambahan TiO2 tidak boleh berlebih karena
dapat mengganggu kestabilan kinerja membran (Pramono 2012).
Bobot Jenis Membran
Penentuan bobot jenis dilakukan untuk menentukan pengaruh penambahan
komposit TiO2 terhadap bobot jenis membran PSf. Bobot jenis juga menunjukkan
kerapatan membran, semakin rapat suatu struktur maka nilai bobot jenisnya akan
meningkat (Kemala et al. 2011). Penambahan komposit juga memengaruhi nilai
dari bobot jenis. Peningkatan nilai bobot jenis seiring dengan kenaikan
konsentrasi komposit. TiO2 dapat meningkatkan bobot jenis suatu membran
karena fungsinya sebagai pengisi pada membran sehingga dapat mengisi rongga
pada membran yang menyebabkan kereapatan membran meningkat (Pramono et
al. 2012). Berdasarkan data pada Lampiran 4, membran PSf-TiO2 15% memiliki
bobot jenis tertinggi, yaitu 1.7517 g/mL. Penambahan komposit TiO2 dapat
meningkatkan bobot jenis membran sebesar 33.66% pada PSf-TiO2 15%
(Lampiran 5). Peningkatan nilai bobot jenis ditunjukkan pada Gambar 1.
Rerata bobot jenis (g/mL)

2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

PSf psf

PSf-TiO52
5%

PSf-TiO102
10%

PSf-TiO
152
15%

Membran

Gambar 1 Rerata bobot jenis membran PSf dan PSf-TiO2 pada
berbagai konsentrasi
Water Uptake Membran
Water uptake merupakan kemampuan membran untuk menyerap air.
Semakin besar nilai water uptake, maka sifat hidrofilisitas membran juga semakin
meningkat. Namun ketika hidrofilisitas suatu membran sangat tinggi, membran
tersebut dapat larut dengan air dan tidak dapat digunakan sebagai media transfer
proton pada sel bahan bakar. Water uptake dapat dihitung dengan cara
menghitung selisih antara bobot basah dan bobot kering membran. Nilai yang
didapatkan merupakan banyaknya air yang terserap ke dalam membran tersebut.
Berdasarkan data pada Lampiran 2, PSf-TiO2 15% memiliki nilai rerata water
uptake tertinggi, yaitu sebesar 3.35%. PenambahanTiO2 sebagai matriks dapat
meningkatkan nilai water uptake sebesar 368.66% pada PSf-TiO2 15% (Lampiran

7

Rerata persentase wateer uptake (%)

3). Hal ini dikarenakan meningkatnya sifat hidrofilisitas membran komposit dari
TiO2. Uji water uptake dilakukan pada membran PSf, PSf-TiO2 5%, PSf-TiO2
10% dan PSf-TiO2 15%. Peningkatan nilai water uptake ditunjukkan pada
Gambar 2.
4

3.5
3

2.5
2

1.5
1

0.5
0

PSf psf

PSf-TiO2 5%
5

PSf-TiO2 10
10%

PSf-TiO2 15%
15

Membran

Gambar 2 Rerata persentase water uptake membran PSf-TiO2
Membrane Electrode Assembly
Membrane Electrode Assembly (MEA) merupakan komponen inti dalam
suatu sistem fuel cell yang dibuat dengan menghimpitkan membran polimer
elektrolit dengan elektrode berkatalis. Membran polimer elektrolit yang digunakan
adalah PSf-TiO2 yang berfungsi sebagai media transportasi proton yang
dihasilkan dari reaksi anode ke katode sehingga menghasilkan energi listrik (Sari
2014). Selain itu elektrode berkatalis akan meningkatkan proses oksidasi bahan
bakar pada sistem MFC sehingga kinerja membran lebih optimal. Elektrode
berkatalis dibuat dengan perbandingan 20% (b/b) Ag(AgNO3)/C dan 5% (b/v)
larutan membran (Wisojodharmo dan Dewi 2008). Katalis Ag digunakan karena
memiliki potensial reduksi sebesar 0.8 V mendekati potensial reduksi Pt sebesar
1.2 V (Mulyani et al. 2012). MEA dibuat menggunakan metode hotpress. Metode
ini digunakan agar membran PSf-TiO2 dapat menempel dengan elektrode
sehingga kinerja MEA dapat optimum. MEA dengan katalis bertujuan untuk
meningkatkan kinerja membran PSf-TiO2. Sementara itu, MEA tanpa katalis
dibuat untuk membandingkan morfologi penampang lintang MEA dengan katalis.
Morfologi Membran
Morfologi MEA dianalisis menggunakan scanning electron microscope
(SEM). SEM digunakan untuk analisis morfologi penampang lintang MEA
dengan perbesaran 100 sampai 500 kali. Salah satu indikator keberhasilan
pembuatan MEA adalah terbentuknya lapisan katalis dan lapisanan membran yang
terlihat pada penampang lintang membran (Kim et al. 2008) serta melihat bentuk

8

dari PSf danTiO2. Berdasarkan hasil yang diperoleh, terdapat perbedaan morfologi
antara MEA dengan katalis dan MEA tanpa katalis pada perbesaran 100 kali.
MEA dengan katalis (Gambar 3a) terbentuk tiga lapisan yaitu, lapisan membran
yang terdapat ditengah dan lapisan karbon dengan katalis yang menghimpitnya.
Lapisan karbon dan lapisan membran terlihat kurang teratur karena adanya katalis
Ag(AgNO3)/C. MEA tanpa katalis Ag(AgNO3)/C (Gambar 3b) juga terbentuk 3
lapisan, yaitu karbon dengan katalis dan membran. Namun, lapisan katalis dan
lapisan membran yang terbentuk memiliki sifat yang teratur karena tidak adanya
katalis Ag(AgNO3)/C pada permukaan membran.
Morfologi dari PSf dan TiO2 menurut Richards (2012) dan Ouradi (2014)
berbentuk menjari dan berbentuk seperti bulatan kecil. Berdasarkan hasil yang
didapatkan pada perbesaran 500 kali yang ditunjukkan pada Gambar 3c dan 3d,
terlihat morfologi dari PSf yang menjari dan terdapat morfologi TiO2 berbentuk
bulatan kecil yang menyebar di rongga-rongga.

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 3 Morfologi penampang lintang MEA dengan katalis (a dan c) dan
MEA tanpa katalis (b dan d) pada perbesaran 100-500×
Sifat Permeabilitas Membran
MFC merupakan sel bahan bakar yang memanfaatkan aktivitas mikrob
sebagai bahan bakarnya. Permeabilitas bahan bakar merupakan kemampuan bahan
bakar untuk terdifusi dari anode ke katode (fuel crossover). Permeasi bahan bakar
ini akan menyebabkan berkurangnya bahan bakar yang digunakan dan dapat
menurunkan kinerja sel bahan bakar (Handayani dan Dewi 2009). Berdasarkan
hasil uji kualitatif permeabilitas bahan bakar pada membran PSf-TiO2 dan MEA

9

PSf-TiO2 menunjukkan tidak ada bahan bakar yang terdifusi dari anode ke katode.
Hal ini ditunjukkan dengan tidak terdifusinya bahan bakar ke katode. Membran
PSf-TiO2 dan MEA PSf-TiO2 kering dipermukaan bagian bawah sehingga
membran baik digunakan pada sistem aplikasi MFC.
Konduktivitas Proton Membran
Konduktivitas proton pada suatu membran didefinisikan sebagai
kemampuan membran untuk menghantarkan proton dari anode ke katode.
Konduktivitas proton merupakan syarat penting, tanpa adanya nilai konduktivitas
proton pada sebuah membran maka membran tidak bisa digunakan dalam sel
bahan bakar (Mulijani et al. 2014). Penentuan konduktivitas proton dari membran
diukur menggunakan alat LCR-meter menggunakan elektrode karbon. Penentuan
dilakukan pada membran PSf, PSf-TiO2 5%, PSf-TiO2 10% dan PSf-TiO2 15%
dengan membandingkan antara membran aktivasi nonMEA dengan MEA
(Lampiran 6).
Sebelum dilakukan pengujian konduktivitas, membran MEA diaktivasi
terlebih dahulu. Aktivasi membran menggunakan oksidator kuat, yaitu H2O23%
dan H2SO4 0.5 M. Aktivasi bertujuan mendapatkan nilai konduktivitas proton
yang lebih tinggi dibanding nonaktivasi. Hal ini terjadi karena membran yang
diaktivasi memiliki gugus penghantar proton yang lebih aktif serta dapat
menghilangkan sisa-sisa radikal atau kontaminan dari air yang terserap yang
mampu menghalangi proses pemindahan proton ketika melewati membran
(Wisodjodharmo dan Dewi 2008). Selain itu pembuatan MEA juga dapat
meningkatkan konduktivitas proton, karena pada MEA terdapat lapisan elektrode
berkatalis Ag(AgNO3)/C yang dapat mempercepat reaksi oksidasi di anode.
Berdasarkan data pada Lampiran 6, nilai konduktivitas proton tertinggi pada MEA
PSf-TiO2 5% sebesar 0.1274 ×10-2 S/cm. Nilai tersebut meningkat sebesar
115.39% dari nonMEA (0.0591 × 10-2 S/cm) (Lampiran 7). Nilai ini lebih tinggi
dibandingkan penelitian sebelumnya yang dilakukan Assufi (2014), yaitu
membran PSf tersulfonasi-TiO2 5% sebesar 0.0485 × 10-2 S/cm. Namun nilai ini
masih lebih kecil dibandingkan konduktivitas proton membran Nafion, yaitu
sebesar 8.6000 × 10-2 S/cm (Smitha et al. 2005). Hal ini dapat terjadi karena
Nafion memiliki banyak atom fluor (F) dan memiliki gugus sulfonat (-SO3H)
pada struktur kimianya. Gugus-gugus tersebut memiliki sifat elektronegativitas
yang tinggi sehingga akan mempermudah proses transfer proton dari anode
menuju katode.
Penambahan komposit TiO2 10% dan 15% akan menurunkan nilai
konduktivitas proton baik MEA maupun nonMEA. Hal ini dikarenakan pori-pori
membran akan tertutupi oleh TiO2 sehingga fungsi membran sebagai penghantar
proton menurun. Menurut penelitian Li et al. (2007) dan Assufi (2014)
penambahan TiO2 sebagai komposit optimum pada konsentrasi 5%. Semakin
besar nilai konduktivitas proton, maka semakin baik digunakan dalam sistem sel
bahan bakar. Nilai konduktivitas proton membran PSf-TiO2 aktivasi dan MEA
PSf-TiO2 ditunjukkan pada Gambar 4.

10

Konduktivitas proton (x 10-2 S/cm)

0.14
0.12
0.1
0.08
0.06

nonMEA
MEA

0.04
0.02
0
osf

PSf

PSf-TiO255%

PSf-TiO210
10%

15
PSf-TiO
2 15%

Membran

Gambar 4 Konduktivitas proton membran PSf-TiO2 nonMEA ( ) dan MEA ( )
Aplikasi Sistem MFC
Membran PSf-TiO2 aktivasi dan MEA diuji pada sistem Microbial Fuel Cell
(MFC). Penelitian mengenai sistem MFC kali ini menggunakan air perasan rumen
sapi sebagai analit dan larutan kalium ferisianida dalam buffer fosfat sebagai
katalit yang dilakukan dalam sebuah bejana yang terdiri atas dua kompartemen
serta elektrode karbon (Gambar 5).

Gambar 5 Kompartemen sistem MFC
Mikrob dalam air perasan rumen sapi akan melakukan aktivitas
metabolisme terhadap medium di anode dengan mengatalisis penguraian glukosa
menjadi energi listrik, dengan mentransfer elektron dari anode melalui kabel dan
menghasilkan arus ke katode (Liu et al. 2010). Pada anode akan terjadi proses
oksidasi bahan-bahan organik yang berasal dari pakan sapi. Bahan organik
tersebut akan mengalami respirasi anaerob secara fermentatif dengan bantuan
mikrob.
Tahap awal dari respirasi anaerobik yaitu proses glikolisis yang
menghasilkan piruvat. Piruvat akan mengalami fermentasi dengan bantuan enzim.
Zat hasil metabolisme yang dapat digunakan sebagai sumber hidrogen untuk
menghasilkan proton dan elektron adalah alkohol, asam asetat atau gas metana,

11

dimana asam asetat merupakan hasil fermentasi yang paling dominan (Campbell
et al. 1999). Proton yang dihasilkan dari proses oksidasi di anode akan melewati
membran menuju ke katode, sedangkan elektron yang dihasilkan akan bergerak ke
sirkuit luar dan menuju katode pula, untuk terjadinya proses reduksi (Levin 2004).
Atom yang teredeuksi adalah Fe3+ dari larutan K3[Fe(CN)6] menjadi Fe2+ oleh
aliran elektron dari anode yang ditandai dengan timbulnya warna hijau pada
larutan. Reaksi yang terjadi dalam MFC sebagai berikut:
C6H12O6 + 2H2O
CH3COOH
Anode
Katode

2CH3COOH + 4H2 + 2CO2
CH4 + CO2
: CH3COO-+ 4H2O
2HCO3-+ 9H+ +8e3+
: 8Fe + 8e
8Fe2+
(Liu et al. 2010)

Hal ini dapat menyebabkan nilai beda potensial. Nilai beda potensial yang
didapat pada setiap membran berbeda-beda (Lampiran 8). Membran PSf-TiO2 5%
memiliki nilai beda potensial tertinggi, yaitu sebesar 0.164 V. Hal ini dikarenakan
penambahan TiO2 yang meningkatkan nilai beda potensial, namun pada Membran
PSf-TiO2 10% dan 15% mengalami penurunan nilai beda potensial. Hal ini karena
penambahan komposit TiO2 yang berlebih menutupi pori-pori dari PSf. Selain itu
pembuatan MEA juga dapat meningkatkan nilai beda potensial dibanding
membran nonMEA, hal ini dapat terjadi karena MEA memiliki elektrode
berkatalis Ag(AgNO3)/C sehingga oksidasi di anode terjadi semakin cepat. Nilai
beda potensial berbanding lurus dengan nilai konduktivitas proton. Nilai beda
potensial tertinggi pada MEA PSf-TiO2 5% sebesar 0.202 V. Peningkatan dan
penurunan nilai beda potensial dapat dilihat pada Gambar 6. Namun nilai beda
potensial tersebut masih lebih kecil dibandingkan dengan membran Nafion
sebagai elektrolit pada aplikasi MFC, yaitu sebesar 0.810 V (Sidharta et al. 2007).
Selain itu faktor dari jumlah mikroorganisme juga memengaruhi dari sistem MFC.
Semakin banyak jumlah mikroorganisme maka semakin banyak melakukan
aktivitas biologis sehingga nilai dari beda potensialnya akan besar (Pramesti
2012).

Beda potensial (V)

0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0

PSfosf

PSf-TiO
5 2
5%

PSf-TiO
10 2
10 %

PSf-TiO
15 2
15 %

Membran
nonMEA MEA

Gambar 6 Beda potensial pada membran PSf-TiO2 nonMEA ( ) dan MEA ( )

12

Total Mikrob dalam Air Perasan Rumen Sapi
Penentuan total mikrob dilakukan untuk mengetahui jumlah mikrob yang
terdapat dalam 1 mL air perasan rumen sapi yang digunakan dalam sistem MFC.
Penentuan total mikrob menggunakan metode Total Plate Count (TPC).
Banyaknya mikrob dalam air perasan rumen sapi sangat berpengaruh terhadap
besarnya beda potensial yang dihasilkan oleh sistem. Semakin banyak jumlah
mikrob yang terdapat dalam air perasan rumen sapi, maka aktivitas metabolisme
mikrob akan meningkat. Hal ini dapat meningkatkan juga nilai beda potensial (Liu
et al. 2010).
Perhitungan total mikrob dilakukan dengan pengenceran bertingkat hingga
delapan kali pengenceran. Hal ini dilakukan karena padapengenceran pertama
hingga ke tujuh memiliki jumlah mikrob di atas 150 koloni, sehingga dinyatakan
tidak bisa untuk dihitung (TBUD). Berdasarkan data pada Lampiran 9, total
mikrob yang terdapat pada air perasan rumen sapi sebesar 5.58 ×108 cfu/mL.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Penambahan TiO2 sebagai komposit dapat meningkatkan kinerja membran
Psf. Kinerja membran PSf-TiO2 5% memiliki nilai konduktivitas dan beda
potensial yang tinggi dibandingkan PSf-TiO2 10% dan PSf-TiO2 15%, berturutturut sebesar 0.0591× 10-2 S/cm dan 0.164 V. Membrane electrode assembly
(MEA) berhasil dibuat dengan proses hotpress dengan lapisan katalis
Ag(AgNO3)/C. MEA dapat meningkatkan kinerja membran komposit PSf-TiO2.
Konduktivias proton dan beda potensial tertinggi dihasilkan MEA PSf-TiO2 5%,
berturut-turut sebesar 0.1274× 10-2 S/cm dan 0.202 V. Hasil uji kualitatif
permeabilitas bahan bakar menunjukkan tidak adanya bahan bakar yang terdifusi
sehingga membran komposit PSf-TiO2 dapat digunakan untuk aplikasi MFC.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut komposit PSf-TiO2 dengan proses
penambahan gugus sulfonat (-SO3H) atau gugus lainnya agar membran bersifat
lebih hidrofilik. Selain itu, perlu dilakukan juga pengukuran beda potensial pada
kondisi optimum dari mikrob air perasan rumen sapi rumen sapi.

DAFTAR PUSTAKA
Assufi AH. 2014. Membran Komposit Polisulfon Tersulfonasi-Titanium Dioksida
untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.

13

Campbell, Neil A, Jane B, Reece, Lawrence GM. 1999. Biology 5th. Menlo Park:
Addison Wesley Longman inc.
Devrim Y, Erkan S, Bac N, Eroglu I. 2009. Preparation and characterization of
sulfonated polysulphone/titanium dioxide composite membranes for proton
exchange membrane fuel cell. Journal of Hydrogen Energy. 34(2009):34673475
Hendrana S, Pujiastuti S, Sudirman, Rahayu I, Rustam YH. 2007. Pengaruh suhu
dan tekanan proses pembuatan konduktivitas ionik membran PEMFC
berbasis polistirena tersulfonasi. Jurnal Sains Material Indonesia. 8(3):187191.
Handayani S, Dewi EL. 2007. Pengaruh suhu operasi terhadap karakteristik
membran elektrolit polieter-eter keton tersulfonasi. Jurnal Sains Material
Indonesia. 8(2) ISSN:1411-1098.
Handayani S. 2008. Membran elektrolit berbasis polieter-eter keton tersulfonasi
untuk direct methanol fuel cell suhu tinggi [disertasi]. Jakarta (ID):
Universitas Indonesia.
Gafoor AKA, Musthafa MM, Pradyumnan PP. 2012. AC conductivity and diffuse
reflectance studies of Ag-TiO2 nanoparticles. Journal of Experimental
Medicine. 41(9):2387-2392.
[ISO] International Standard Operation. 2004. Microbiology of Food Animal
Feeding Stuffs-Horizontal Method for The Detection and Enumeration of
Enterobacteriaceae. 21528-2:2004.
Juniarzadinata R. 2011. Kajian struktur dan uji fluks membran polisulfon dengan
metode inversi fasa [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Kemala T, Sjahriza A, Felani N. 2011. Sifat mekanis polipaduan polistirena pati
menggunakan zat pemlastis epoksida minyak jarak pagar. Di dalam Delvira
N, editor. Prosiding Seminar Himpunan Kimia Indonesia. Pekanbaru, 18-19
Juli 2011. Pekanbaru Dewan Riset Nasional ISSN:2086-4310.
Kim S, Ahn NK, Mench MM. 2008. Physical degradation of membrane electrode
assemblies undergoing freeze/thaw cycling: diffusion media effects. Journal
of Power Sources. 179:140-146.
Kongkachuichay P, Pimprom S. 2008. Nafion/analcime and nafion/faujasite
composite membranes for high temperature operation of PEMFC.
Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science.
San Francisco, 22-24 Oktober 2008. San Francisco (US): WCECS.
ISBN:978-988-98671-0-2.
Levin DB, Pitt L, Love M. 2004.Biohydrogen production: prospect and limitation
to practical application. Journal of Hydrogen Energy. 29(2004):173-185.
Li X, Roberts EPL, Holmes SM, Zholobenko V. 2007. Functionalized TiO2e Anafion composite membranes for direct methanol fuel cells. Solid State
Ionics. 178:1248-1255. doi:10.1016/j.ssi.2007.06.012.
Liu H, Hu H, Chignell J, Fan Y. 2010. Microbial electrolysis: novel technology
for hydrogen production from biomass. Biofuels. 1(1):129-142.
Marita IM. 2011. Pembuatan dan karakterisasi komposit membran PEEk
silika/clay untuk aplikasi direct methanol fuel cell [tesis]. Semarang
(ID):Universitas Diponegoro.
Mulijani S, Dahlan K, Wulanawati A. 2014. Sulfonated polystyrene copolymer:
synthesis, characterization and its application of membrane for direct

14

methanol fuel cell (DMFC). International Journal Material, Mechanics and
Manufacturing. 2(1):36-40.
Mulyani R, Buchari, Novriandi I, Ciptuti. 2012. Studi voltametri siklik sodium
dedocyl benzen sulfonat dalam berbagai elektrode dan elektrolit pendukung.
Journal of Waste Management Technology. 15(1) ISSN:1410-9656.
Ogimoto K, Imai S. 1980. Atlas of Rumen Microbiology. Tokyo: Japan Scientific
Societies Press.
Ouradi A, Nguyen QT, Benaboura A. 2014. Polysulfone-AN69 blend membranes
and its surface modification by polyelectrolyte-layer deposit-preparation and
characterization. Journal of Membrane Science. 454(2014):20-35.
Peck DH, Chun YG, Kim CS, Jung DH, Shin DR. 1999. Preparation and
performance evaluation of membrane electrode assemblies for polymer
electrolyte fuel cell. Journal Mater ElectroSyst. 2(2):121-124.
Pramesti MD. 2012. Membran Polistirena Terfluorinasi untuk Aplikasi pada
Microbial Fuel Cell [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Pramono E, Radiman CL Loos KU. 2012. Polysulphone/sulfonatedpolysulphone/TiO2 composite membrane for fuel cell aplications. Journal of
Hydrogen Energy. 40(2012):45-51.
Richards HL, Baker PGL, Iwuoha E. 2012. Metal nanoparticle modiied
polysulfone membranes for use in wastewater treatment: a critical review.
Journal of Surface Enginereed Materials and Advanced Technology.
2(2012):183-193.
Said S. 2014. Outlook Energy 2014. Jakarta (ID): ESDM.
Sari EN. 2014. Peningkatan Kinerja Membran Elektrolit Polistirena tersulfonasi
untuk aplikasi Membrane Electrode Assembly [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Sidharta ML, Jamilah, Karamita D, Brianno W, Hamid A. 2007. Pemanfaatan
limbah cair sebagai sumber energi listrik pada microbial fuel cell. [Karya
Ilmiah]. Bandung (ID): Institut Teknologi Bandung bekerjasama dengan PT.
Rekayasa Industri.
Smitha B, Sridhar S, Khan AA. 2005. Chitosan-sodium alginate polyion
complexes as fuel cell membranes. Journal European Polymer. 41:18591866.doi:10.1016/j.memsci.2005.01.035.
Tse LA. 2006. Membrane electrode assembly (MEA) design for power density
enhancement of direct methanol fuel cell (DMFCS) [disertasi]. Georgia
(US): Georgia Institute of Technology.
Wisojodharmo LA, Dewi LE. 2008. Pembuatan membrane electrode assembly
(MEA) dengan katalis platina karbon pada PEMFC. Prosiding Seminar
Teknoin Bidang Teknik Mesin. Yogyakarta, 22 November 2008.
Yogyakarta (ID): BPPT. hlm 105-108.

15

LAMPIRAN
Lampiran 1 Bagan alir penelitian

16

Lampiran 2 Data penentuan water uptake
Membran

Bobot membran
(g)
Kering
Basah
0.0142
0.0143
0.0129
0.0130
0.0149
0.0150
0.0084
0.0085
0.0074
0.0075
0.0061
0.0062
0.0111
0.0114
0.0134
0.0138
0.0110
0.0113
0.0078
0.0081
0.0074
0.0076
0.0085
0.0088

Ulangan
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3

PSf
PSf-TiO25%
PSf-TiO210%
PSf-TiO2
15%

Water
uptake
(%)
0.70
0.77
0.67
1.19
1.35
1.63
2.70
2.98
2.72
3.84
2.70
3.52

Rerata water
uptake
(%)
0.71
1.39
2.80
3.35

Contoh perhitungan (membran PSf ulangan 1):
Water uptake

wbasah - wkering

=
=

wkering

× 100%

0.0143 g -0.0142 g
0.0142 g

×100%

Water uptake
=0.70%
0.70% + 0.77% + 0.67%
Rerata Water Uptake =
3
= 0.71%
Lampiran 3 Data peningkatan water uptake
Rerata water uptake (%)
0.71
1.39
2.80
3.35

Membran
PSf
PSf-TiO2 5%
PSf-TiO2 10%
PSf-TiO2 15%

Peningkatan (%)
0
94.41
291.30
368.66

Contoh perhitungan peningkatan water uptake membran PSf-TiO2 15% :
%

Peningkatan (%) =
Peningkatan (%) =

.

.

.

× 100%

× 100% = 368.66%

Lampiran 4 Data penentuan bobot jenis

Membran

Ulangan
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3

PSf
PSf-TiO2
5%
PSf-TiO2
10%
PSf-TiO2
15%

Kosong
(0)
20,0919
20,0910
20,0916
20,0981
20,0949
20,0883
20,0908
20,0886
20,0914
20,0878
20,0892
20,0875

Bobot pikno, w (g)
Kosong + air
Kosong +
dan membran
membran (1)
(2)
20,0936
44,7245
20,0927
44,7256
20,0932
44,7359
20,1000
44,7279
20,9490
44,7273
20,0896
44,7258
20,0931
44,7280
20,0910
44,7285
20,0940
44,7280
20,0899
44,7278
20,0908
44,7280
20,0896
44,7279

Kosong
+ air (3)
44,7241
44,7252
44,7355
44,7273
44,7267
44,7254
44,7270
44,7277
44,7271
44,7269
44,7273
44,7270

d1
(g/mL)
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957
0,9957

da
(g/mL)
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125
0,00125

d(g/mL)
1,3020
1,3020
1,3275
1,4552
1,4552
1,4381
1,5267
1,4935
1,5228
1,7424
1,7703
1,7424

Rerata
d(g/mL)

Standar
deviasi

1,3105

0.0147

1,4495

0.0098

1,5143

0.0181

1,7517

0.0161

Contoh perhitungan (Membran PSf-TiO2 5% ulangan 1):
Suhu pada percobaan: 30 0C
d=

w1 -w 0

w3 -w 0 -(w 2 -w 1

× dl -d a + da =
)

D = 1,4552 g/mL
Sd =

∑

)

=

44.7273-20.0981 -(44.7279-20.1000)g

( .

.

)

( .

.

)

× 0.99567-0.00125 g/m L+ 0.00125g/m L
( .

.

)

17

Sd=0.0098

(

(20.1000-20.0981)g

18

Lampiran 5 Data peningkatan bobot jenis
Membran
PSf
PSf-TiO2 5%
PSf-TiO2 10%
PSf-TiO2 15%

Rerata bobot jenis, (g/mL)
1.3105
1.4495
1.5143
1.7517

Peningkatan (%)
0
10.60
15.55
33.66

Contoh perhitungan peningkatan bobot jenis membran PSf-TiO2 15% :
%

Peningkatan (%) =
Peningkatan (%) =

.

.

.

× 100%
×100% = 33.66%

Lampiran 6 Data konduktivitas proton

Perlakuan

Nonaktivasi

Aktivasi

MEA

Membran

Konduktans,
(G) (×10-2 S)

PSf
PSf-TiO2 5%
PSf-TiO2 10%
PSf-TiO2 15%
PSf
PSf-TiO2 5%
PSf-TiO2 10%
PSf-TiO2 15%
PSf
PSf-TiO2 5%
PSf-TiO2 10%
PSf-TiO2 15%

11.543
23.765
18.534
15.087
13.246
25.143
19.473
16.115
13.643
25.486
20.561
17.847

Luas area (A) (cm2) = 3.4 cm2
Contoh perhitungan membran PSf aktivasi:
L
σ=GA
= (13.246× 10-2) S

0.0007cm

σ = 0.0272× 10-2S/cm

.

Tebal
membran,
(L) (cm)
0.007
0.008
0.010
0.012
0.007
0.008
0.010
0.012
0.016
0.017
0.019
0.020

Konduktivitas
Proton,(σ)
(×10-2 S/cm)
0.0237
0.0559
0.0545
0.0532
0.0272
0.0591
0.0572
0.0568
0.0642
0.1274
0.1148
0.1049

19

Lampiran 7 Data peningkatan konduktivitas proton

Membran

Konduktivitas proton (× 10-3 S/cm)
nonMEA

MEA

0.2727
0.5916
0.5727
0.5687

0.6420
1.2743
1.1489
1.0498

PSf
PSf-TiO2 5%
PSf-TiO2 10%
PSf-TiO2 15%

Peningkatan
(%)
135.42
115.39
100.61
84.59

Contoh perhitungan peningkatan membran PSf:
× 100%

Peningkatan (%) =
Peningkatan (%) =

.

.

.

× 100% = 135.42%

Lampiran 8 Data beda potensial dan arus listrik dalam sistem MFC
Membran
PSf
PSf-TiO2 5%
PSf-TiO2 10%
PSf-TiO2 15%
MEA PSf
MEA PSf-TiO2 5%
MEA PSf-TiO2 10%
MEA PSf-TiO2 15%

Beda
potensial
(V)
0.121
0.164
0.152
0.131
0.150
0.202
0.176
0.166

Konduktans,
(G) (× 10-3 S)

Arus listrik
(Ampere)

132.46
251.43
194.73
161.15
136.43
254.86
205.61
178.47

0.0160
0.0412
0.0295
0.0211
0.0204
0.0514
0.0361
0.0296

Contoh perhitungan pada membran MEA PSf:
I =G×V
= (136.43× 10-3) × 0.150
I = 0.0204 Ampere

20

Lampiran 9 Data penentuan jumlah mikrob dalam perasan rumen sapi
Ulangan
1
2

10-1
-

10-2
-

10-3
-

Konsentrasi
10-4
10-5
-

Keterangan: - = TBUD
Contoh perhitungan:
Total mikrob (cfu/mL)
(1.45 × 1010) + (1.49 × 1010) = 2.94 × 1010
. ×
.

×

= 1.47 ×1010
= 0.0588 × 1010 = 5.88 × 108 cfu/mL

10-6
-

10-7
-

10-8
145
149

Total
(cfu/mL)
5.88 × 108

21

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Serang Banten pada tanggal 19 Oktober 1993 dari
Ayah H Agus Jumadi dan Ibu Hj Hujaemah.Penulis merupakan putra kedua dari 2
bersaudara.Tahun 2011 penulis lulus dari SMA Negeri 4 Kota Serang dan pada
tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur SNMPTN Undangan.
Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten Praktikum Kimia
Fisik (2015) untuk mahasiswa Departemen Kimia dan Ilmu Teknologi Pangan.
Selain itu, penulis juga aktif di kegiatan non-akademik, seperti anggota Himpunan
Profesi Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika) di departemen Pengembangan Kimia
dan Seni (2013), menjadi ketua Chemistry Challenge (2013) dan aktif diberbagai
kepanitiaan, ketua komunitas pecinta alam departemen kimia IPB (Akapela),
ketua dan anggota komunitas perkusi calon ilmuwan perkusi chemistry (20132014) anggota Komunitas Seni dan Budaya-Masyarakat Roempoet di Fakultas
Kehutanan IPB dan anggota komunitas supporter Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam (Gegana 1.8) (2013-2014).
Bulan Juli-Agustus 2014 penulis melaksanakan Praktik Lapang di
Direktorat Pengolahan Research & Developement PT Pertamina (Persero) dengan
Judul Ekstraksi Minyak Nabati dari Mikroalga (Melosira Sp) menggunakan
Pelarut N-Heksana dengan Metode Ultrasonik.