View
472
Download
4
Category
Tags:
Preview:
DESCRIPTION
In the purpose to increase the added value of the quality marine natural polymer, modification of CM-chitosan has been carried out by copolymerization radiation with acrylic acid to prepare a new material.
Citation preview
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.
Recommended