BAB III TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Fuel Cell
Fuel cell merupakan divais elektrokimia yang dapat mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik. Salah satu jenis fuel cell yang sekarang sedang dikembangkan
yaitu Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC. Fuel cell jenis ini memproduksi energi listrik dari hasil reaksi elektrokimia antara gas hidrogen dan gas oksigen. Sebuah
sel PEMFC terdiri dari komponen elektrolit atau proton exchange membrane dan GDE yang tersusun dari lembaran gas diffusion layer GDL dan catalyst layer CL. Agar
terbentuk sebuah sel stack, masih ada komponen lainnya yaitu current collector yang sisi permukaannya membentuk gas channel,
Crawley dan Gemma, 2006 Lihat Gambar 1.
Gambar 3.1. Skema sel PEMFC GDL merupakan salah satu komponen utama dalam sel PEMFC memiliki beberapa
fungsi antara lain bertugas mendifusikan gas hidrogen anoda dan gas oksigen katoda sebagai catalytic support, dan sebagai media penghantar pergerakan
elektron. GDL saat ini diproduksi dari material berbasis karbon seperti dari carbon
Lapoan Kerja Praktek Page 20
paper, carbon cloth, atau carbon nanotube. Materialmaterial karbon tersebut membutuhkan proses produksi yang relatif rumit, sehingga mempengaruhi harga
jualnya. Penelitian saat ini masih berkembang untuk mendapatkan material karbon dari sumber lainnya dengan proses produksi yang relatif sederhana, jumlahnya
melimpah dan berpotensi menggantikan produk karbon komersil tersebut. Karbon merupakan unsur yang berlimpah jumlahnya di alam. Unsur ini dapat ditemukan
pada material organik seperti kayu, batu bara, atau serat alam. Untuk menghasilkan karbon dari material organik dilakukan melalui proses penguraian senyawa organik
yang disebut dengan proses karbonisasi. Proses ini merupakan proses untuk mengkonversi material organik menjadi arang dengan pemanasan tanpa kehadiran
oksigen, sehingga senyawa-senyawa kompleks yang menyusun material organik terurai menjadi arang dengan kandungan unsur karbon yang tinggi. Senyawa-
senyawa kompleks yang menyusun material organik diantaranya terdiri atas hemiselulosa, selulosa, dan lignin. Masing-masing senyawa tersebut terurai pada
suhu yang berbeda Destyorini dkk, 2010.
3.2 Karbon
Karbon adalah suatu bahan padat berpori yang dihasilkan melalui proses pirolisis karbonisasi dari bahan-bahan yang mengandung karbon. Pembuatan arang
dengan menggunakan bahan baku yang berbeda dapat dilakukan dengan cara yang berbeda pula Mody, 2014.
Berdasarkan sifat fisika, karbon aktif mempunyai beberapa karakteristik, antara lain berupa padatan yang berwarna hitam, tidak berasa, tidak berbau, bersifat
higroskopis, tidak larut dalam air, asam, basa ataupun pelarut-pelarut organik. Di samping itu, karbon aktif juga tidak rusak akibat pengaruh suhu maupun penambahan
pH selama proses aktivasi Mody,2014. Karbon aktif adalah suatu bahan yang berupa karbon amorf yang mempunyai
luas permukaan yang sangat besar yaitu 300 sampai 2000 m
2
gr.Luas permukaan yang sangat besar ini disebabkan karena mempunyai struktur pori-pori. Pori-pori inilah yang
menyebabkan karbon aktif mempunyai kemampuan untuk menyerap. Secara umum, ada dua jenis karbon aktif yaitu karbon aktif fasa cair dan karbon aktif fasa gas. Karbon
aktif fasa cair dihasilkan dari material dengan berat jenis rendah, seperti arang dari bambu kuning yang mempunyai bentuk butiran powder, rapuh mudah hancur,
Lapoan Kerja Praktek Page 21
mempunyai kadar abu yang tinggi berupa silika dan biasanya digunakan untuk menghilangkan bau, rasa, warna, dan kontaminan organik lainnya. Sedangkan karbon
aktif fasa gas dihasilkan dari material dengan berat jenis tinggi Dewi, 2009.
3.2.1. Syarat Mutu Karbon Aktif
Menurut Standar Industri Indonesia SII No. 0258-88, syarat mutu karbon aktif adalah sebagai berikut :
Tabel 3.1 Syarat Mutu Karbon AktifSII. 0258-88
3.2.2. Proses Pembuatan Karbon Aktif
Secara garis besar, ada tiga tahap pembuatan karbon aktif, yaitu : 1 Proses dehidrasi
2 Proses karbonisasi 3 Proses aktivasi
1 Proses Dehidrasi
Proses dehidrasi bertujuan untuk menghilangkan air yang terkandung di dalam bahan baku. Caranya yaitu dengan menjemur di bawah sinar matahari atau pemanasan di
dalam oven sampai diperoleh bobot konstan.
2 Proses Karbonisasi
Karbonisasi atau pengarangan adalah suatu proses pemanasan pada suhu tertentu dari bahanbahan organik dengan jumlah oksigen sangat terbatas, biasanya dilakukan di
dalam furnace. Proses ini menyebabkan terjadinya penguraian senyawa organik yang menyusun struktur bahan membentuk methanol,uap asam asetat, tar-tar dan
hidrokarbon. Material padat yang tinggal setelah karbonisasi adalah karbon dalam bentuk arang dengan pori-pori yang sempit.
Lapoan Kerja Praktek Page 22
3 Proses Aktivasi
Aktifasi arang berarti penghilangan zat- zat yang menutupi pori – pori pada permukan arang. Hidrokarbon pada permukaan arang dapat dihilangkan melalui proses oksidasi
menggunakan oksidator yang sangat lemah CO
2,
N
2,
NH
3
dan uap air agar atom karbon yang lain tidak turut teroksidasi. Selain itu dapat juga dilakukan proses dehidrasi dengan
garam-garam seperti ZnCl
2
atau CaCl
2
.Unsur mineral akan masuk di antara plat-plat heksagonal dan membuka permukaan yang mula-mula tertutup, sehingga jumlah
permukaan karbon aktif bertambah besar . Proses aktivasi dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :
a. Proses aktivasi termal atau fisika b. Proses aktivasi kimia
a. Proses Aktifasi Termal atau Fisika
Aktivasi termal adalah proses aktivasi yang melibatkan adanya gas pengoksidasi seperti udara pada temperatur rendah, uap, CO
2
, atau aliran gas pada temperatur tinggi.
b. Proses Aktifasi Kimia
Aktivasi kimia dilakukan dengan mencampur material karbon dengan bahan-bahan kimia atau reagen pengaktif, selanjutnya campuran dikeringkan dan dipanaskan
Jankowska menyatakan bahwa unsur- unsur mineral aktifator masuk di antara plat heksagon dari kristalit dan membuka permukan yang mula-mula tertutup. Dengan
demikian, saat pemanasan dilakukan, senyawa kontaminan yang berada dalam pori menjadi lebih muda terlepas. Hal ini menyebabkan luas permukaan yang aktif
bertambah besar dan meningkatkan daya serap karbon aktif Dewi, 2009.
3.3 Sabut Kelapa
Kategori