Konduktivitas Proton Karakterisasi Membran Komposit

Gambar 4.5 Ilustrasi transport proton mekanisme vehicle dan mekanisme Grotthuss Li, 2009:16. Semakin tinggi komposisi nanosilika maka konduktivitas proton semakin tinggi pula karena dipengaruhi adanya gugus Si-OH nanosilika yang dapat memfasilitasi konduksi proton, namun terjadi penurunan pada komposisi nanosilika 10. Penurunan konduktivitas ini dapat disebabkan penambahan silika berlebih yang menimbulkan terbentuknya asam silikat. Semakin pekat asam yang terbentuk maka ion H + yang terdisosiasi semakin berkurang sehingga konduktivitas proton semakin kecil Suka et al., 2010:4. Pada komposisi nanosilika 5 mempunyai konduktivitas tertinggi yaitu 0,234Scm.membran yang mempunyai konduktivitas proton lebih besar dari 1 x 10 -5 Scm dapat digunakan untuk operasi sel bahan bakar Zulfikar, 2009:259. Nilai konduktivitas membran komposisi nanosilika 5 juga sudah melebihi nilai konduktivitas proton nafion yaitu 0,1 Scm Suka et al., 2010:4 dan Tabel 4.1 adalah data perbandingan nilai konduktivitas proton membran hasil sintesis terhadap membran nafion. Tabel 4.3 Perbandingan nilai konduktivitas proton Sampel membran Konduktivitas proton Scm Referensi Si-K 5 0,234 Data primer Nafion 0,1 Suka et al., 2010 Persyaratan untuk PEM 1 x 10 -5 Zulfikar, 2009 Meskipun membran pada komposisi nanosilika 5 mempunyai nilai konduktivitas tertinggi tetapi, membran ini mempunyai nilai swelling air yang besar yaitu 62,22. Hal tersebut kurang baik untuk pemakaian pada DMFC. Sehingga untuk nilai konduktivitas berdasarkan nilai swelling air membran komposit yang baik adalah pada komposisi nanosilika 3 dengan konduktivitas proton sebesar 0,231 Scm.

4.3.3 Permeabilitas metanol

Permeabilitas didefinisikan sebagai suatu produk kelarutan dan difusivitas penetrant metanolgas, yang terjadi melalui mekanisme difusi. Hal ini lebih lanjut bergantung pada volume pori dalam membran. Ada dua tipe pori dalam polimer membran: jaringan pori atau ionic clusters dan pori agregat. Transport proton terjadi melalui kedua tipe pori tersebut, sementara itu transport massa metanol, air, dan gas terjadi hanya melalui pori agregat Tripathi Shahi, 2011:956 . Jaringan pori adalah rongga kecil antara rantai polimer yang bertanggung jawab terhadap konduksi proton, sedangkan pori agregat adalah rongga besar yang melingkupi agregat polimer yang menyebabkan terjadinya transport masa metanol Tripathi et al., 2009:153. Gambar 4.6Ilustrasi transport proton dan transport masa dalam membran Hudiono et al., 2009:428. Gambar 4.6merupakan ilustrasi transport proton dan transport masa secara kualitatif. Daerah hijau dimisalkan sebagai bagian hidrofob, garis biru dimisalkan sebagai bagian hidrofilik, dan lapisan merah dimisalkan sebagai jaringan pori. Garis panah H + merupakan proses transport proton, sedangkan garis panah CH 3 OH adalah proses transport massa metanol. Permeabilitas metanol merupakan suatu proses pengukuran mekanisme perpindahan larutan metanol dan air melalui suatu membran. Membran diletakkan diantara dua bejana yang nantinya akan diukur konsentrasi metanol yang berdifusi dari bejana A menuju bejana B. Gambar 4.7adalah alat pengujian permeabilitas metanol membran kitosan-nanosilika. Gambar 4.7 Uji permeabilitas metanol. Permeabilitas metanol berhubungan dengan methanol crossover dalam PEM. Methanol crossover ditunjukkan dengan adanya transport metanol dari