Gatot Trimulyadi Rekso 

Pusat AplikasiTeknologi Isotop dan RadiasiBadan Tenaga Nuklir Nasional

Jl. Cinere, Ps Jumat PO Box 7002 JKSL, Jakarta 12070

Fax : 021 7513270. E-mail : gatot28@batan.go.id

1. Fuel cell merupakan sumber energi alternatif pengganti minyak bumi

yang bersifat dapat diperbaharui, ramah lingkungan (bebas emisi CO2),

dan mempunyai efisiensi tinggi.

2. Fuel cell dapat langsung mengubah energi kimia bahan bakar menjadi

energi listrik seperti halnya baterai.

3. Untuk keperluan portable, jenis fuel cell yang sering digunakan antara lain Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) dan Direct Methanol Fuel Cell (DMFC).

Salah satu komponen yang penting dalam PEMFC dan DMFC adalah

polielektrolit.

Hingga saat ini polielektrolit yang banyak digunakan adalah Nafion yang

diproduksi oleh Du Pont.

Nafion mempunyai konduktivitas penghantar ion yang tinggi, sifat

mekanik, dan kestabilan kimia serta termal yang baik.

Akan tetapi biaya produksi dan crossover metanol yang tinggi menjadi

kendala penggunaan Nafion.

Oleh karena itu, saat ini banyak dikembangkan material baru

yang diharapkan dapat menggantikan fungsi Nafion dalam

fuel cell.

Salah satu material yang diduga dapat menggantikan Nafion

adalah khitosan.

Khitosan merupakan polielektrolit alam dengan beberapa sifat

penting yang diperlukan untuk material membran. Sifat-sifat

tersebut antara lain inert, hidrofilik, dan tidak larut dalam air

serta pelarut organik

Pembuatan chitosan

OOH

NHCOCH3

HOO

OOH

NHCOCH3

HOO

OOH

NHCOCH3

HOO

Chitin

OOH

NH2

HOO

OOH

NH2

HOO

OOH

NH2

HOOChitosan

Conc.NaOH at boil. Temp.aq.

Crustacean Shells

1. dil. HCl t at room temp.2. dil. NaOH at boil. temp.

Difinition of chitin/chitosan

Chitin(Chitosan) contains glucosamine(GlcNAc) residues

Temporal assignment of chitin/chitosan is proposed to show byThe degree of deacetylation.

O

HO

NH2

OH

O

O

HO

NHCOCH3

OH

O

m n

Acetyl group

100 residues

・・・・・・・

O

HONH2

OH

OHHO

HO

O

HONHCOCH3

OH

OH

・ Molecular weight・ Destribution of residues

(GlcNAc)

(GlcN)

Chitin

OO

HO

N

OH

OO

HO

OH

O

O

HOO

OH

C CH3

O

HN C CH3

O

HN C CH3

O

H

OO

HONH2

OH

OO

HONH2

OH

O

O

HONH2

O

OH

Chitosan

OO

HOOH

OH

OO

HOOH

OH

O

O

HOOH

O

OH

Cellulose

Chemical structures chitosan related polysaccharides

, Senyawa karboksilmetil-khitosan

Penggunaan teknik iradiasi sinar gamma ditujukan untuk mendapatkan

hasil ikat silang antara KM-khitosan dan asam akrilat yang homogen dan

mempunyai sifat fisik yang kuat. Selain itu, teknik ini tidak mengurangi

gugus aktif pada khitosan dan asam akrilat.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan monomer asam akrilat pada larutan KM-kitosan terhadap sifat fisika dan kimianya serta untuk meningkatkan sifat film khitosan, sehingga diperoleh film khitosan dengan sifat fisik yang kuat, tidak mudah rapuh dan dapat diaplikasikan sebagai bahan membrane fuel cell.

Analisa film KM-kitosan-asam akrilatFraksi GelEkstraksi dilakukan selama 8 jam, film KM-

khitosan-asam akrilat yang telah diekstraksi kemudian dikeringkan dalam oven pada 105oC, lalu ditimbang.

Fraksi gel = (W2 / W1) x 100%

Dimana: W1 = Berat sampel film khitosan-asam akrilat mula-mula (g).

W2 = Berat sampel film KM-khitosan-asam akrilat setelah ekstraksi (g).

Kekuatan Tarik

Untuk mengukur kekuatan tarik, sampel film KM-khitosan-asam akrilat dicetak terlebih dahulu dengan alat pencetak, kemudian spesimen uji tersebut dijepit pada kedua ujungnya.

Salah satu ujung dibuat tetap dan diaplikasikan sebuah beban yang naik sedikit demi sedikit ke ujung lainnya sampai sampel tersebut patah.

Jarak perjalanan pendulum setelah sampel patah diambil sebagai ukuran kekuatan impak.

Pengujian kekuatan tarik ini menggunakan alat tensile strength

Analisis Termal

Pengujian transisi termal film KM-khitosan-asam akrilat menggunakan alat Differential Scanning Calorimetry (DSC).

Sampel ditimbang 10 -15 mg, kemudian ditempatkan dalam cangkir aluminium sangat kecil.

Sebagai referensinya digunakan cangkir aluminium kosong. Sampel dan referensi keduanya lalu dipanaskan.

Energi disuplai untuk menjaga suhu-suhu sampel dan referensi tetap konstan.

Perbedaan daya listrik antara sampel dan referensi (dQ/dt) dicatat dalam bentuk termogram

Hasil dan pembahasan

No Analisa Hasil Analisa

1

2

3

4

5

Kadar air (%)

Kadar abu (%)

Derajat Deasetilasi (%)

Bobot Molekul (g/mol)

Viskositas (cPs)

9,2

0,3

75,2

1,6590 x 104

446,7

Tabel 1. Karakter khitosan hasil isolasi

Gambar 1 . Film KM-kitosan akrilat yang dihasilkan

Fraksi Padatan

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25 30 35

Frak

si P

adat

an (

%)

Dosis iradiasi (kGy)

Pengukuran gugus fungsi dengan FTIR

Gambar 3. Spektrum FT-IR film KM-khitosan yang ditambahkan 3,0% monomer asam akrilat

Gambar 2. Spektrum FT-IR film KM-khitosan

Kekuatan Tarik

0

40

80

120

160

0 10 20 30 40

Keku

atan

Tar

ik (

kg/c

m2

)

Dosis Iradiasi (kGy)

Sifat Termal KM-khitosan –akrilat (Differential Scanning Calorimetry )

Gambar 6 Termogram DSC film KM-khitosan-asam akrilat

Gambar 5 Termogram DSC film KM khitosan

No. Bahan Titik leleh (0C)

1.

2.

Film Km khitosan tanpa iradiasi

Film Km khitosan-asam akrilat 3,0% dengan iradiasi

275,0

246,0

Tabel 2 dibawah ini menunjukkan puncak titik leleh dari film khitosanTabel 2 dibawah ini menunjukkan puncak titik leleh dari film khitosan

Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa :

Penambahan asam akrilat pada larutan kitosan dengan memakai teknik

iradiasi sinar gamma pada dosis 15kGy dapat meningkatkan sifat fisik film

kitosan.

Dari hasil analisa gugusfungsi dengan FTIR dan sifat termal dengan DSC

menunjukan telah terjadi reaksi polimerisasi antara khitosan dan asam

akrilat.

Sifat fisik dan kimia film khitosan akrilat yang diperoleh adalah fraksi gel

60 %, kekuatan tarik 148 kg/cm2 dan titik leleh 246 oC.