Click here to load reader

PENGGUNAAN GRAFIT MESOPORI BERLAPIS POLIANILIN · PDF filePENGGUNAAN GRAFIT MESOPORI BERLAPIS POLIANILIN SEBAGAI ELEKTRODA PADA MICROBIAL FUEL CELL RIBUT WAHIDIN DEPARTEMEN FISIKA

  • View
    222

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of PENGGUNAAN GRAFIT MESOPORI BERLAPIS POLIANILIN · PDF filePENGGUNAAN GRAFIT MESOPORI BERLAPIS...

PENGGUNAAN GRAFIT MESOPORI BERLAPIS

POLIANILIN SEBAGAI ELEKTRODA PADA MICROBIAL

FUEL CELL

RIBUT WAHIDIN

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Penggunaan Grafit

Mesopori Berlapis Polianilin sebagai Elektroda pada 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, September 2014

Ribut Wahidin

NIM G74100009

ABSTRAK RIBUT WAHIDIN. Penggunaan Grafit Mesopori Berlapis Polianilin

sebagai Elektroda pada Microbial Fuel Cell. Dibimbing oleh AKHIRUDDIN

MADDU dan GUSTAN PARI.

Microbial fuel cell adalah suatu alat yang dapat menghasilkan listrik dari

komponen organik melalui katabolisme pada mikrobial. Namun, rendahnya

power density yang dihasilkan pada sistem MFC menjadi salah satu kendala

utama. Tujuan penelitian ini untuk menentukan kelebihan grafit mesopori berlapis

polianilin sebagai elektroda pada sistem MFC. Penelitian ini dilakukan dengan

metode chemical treatment dalam pembentukan struktur mesopori permukaan

grafit dan Polimerisasi elektrokimia potensiostatik dalam pelapisan grafit dengan

polianilin. Penelitian ini menghasilkan power density tertinggi pada grafit tanpa

perlakuan 0.0059 mW.m-2

, grafit mesopori 0.6 mW.m-2

, pelapisan polianilin 1.895

mW.m-2

dan grafit mesopori berlapis polianilin 3.557 mW.m-2

. Hasil ini

memperlihatkan perlakuan pembentukan mesopori pada permukaan grafit serta

pelapisan polianilin pada permukaan grafit dapat meningkatkan power density dari

sistem MFC.

Kata kunci : Anoda, microbial fuel cell, polianilin, power density

ABSTRACT RIBUT WAHIDIN. The Use of Mesoporous Graphite Coated Polyaniline as

Electrodes in Microbial Fuel Cell. Supervised by AKHIRUDDIN MADDU and

GUSTAN PARI.

Microbial fuel cell is a device can generate electricity from organic

components through the microbial catabolism. However, the low power density

generated in the MFC system is to be one of the main obstacles. The aims study

was to determine the excess graphite-coated mesoporous polyaniline as an

electrode in the MFC system. This research was conducted by the method of

chemical treatment in the formation of mesoporous structure of the graphite

surface and electrochemical polymerization potensiostatic in graphite coating with

polyaniline. This study resulted in the highest power density were 0.0059 mW.m-2

in the untreated graphite, 0.6 mW.m-2

in mesoporous graphite, 1.895 mW.m-2

in

polyaniline coating and 3.557 mW.m-2

in graphite-coated mesoporous polyaniline.

The results showed that formation of mesoporouse treatment on the surface of

graphite and polyaniline coating on the graphite surface can increase the power

density of the MFC system.

Keywords : Anode, microbial fuel cell, polyaniline, power density

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Fisika

PENGGUNAAN GRAFIT MESOPORI BERLAPIS

POLIANILIN SEBAGAI ELEKTRODA PADA MICROBIAL

FUEL CELL

RIBUT WAHIDIN

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

Judul Skripsi : Penggunaan Grafit Mesopori Berlapis Polianilin sebagai Elektroda

pada Microbial Fuel Cell.

Nama : Ribut Wahidin

NIM : G74100009

Disetujui oleh

Dr Akhiruddin Maddu, MSi

Pembimbing I

Prof (R) Dr Gustan Pari

Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr Akhiruddin Maddu, MSi

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas nikmat dan

karunia yang telah diberikan. Shalawat serta salam senantiasa tercurah kepada

Rasulullah SAW, tauladan yang telah membawa kita menuju zaman yang terang

benderang. Atas rahmat-Nya pula sehingga penulis dapat menyelesaikan

penelitian dengan judul Penggunaan Grafit Mesopori Berlapis Polianilin sebagai

Elektroda pada Microbial Fuel Cell sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah

membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan karya ilmiah ini,

diantaranya:

1. Dosen pembimbing skripsi Bapak Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si dan Prof (R). Dr. Gustan Pari yang telah memberikan ide, saran, dan

bimbingan selama penelitian.

2. Dosen pembimbing akademik serta semua dosen dan staff Departemen Fisika IPB.

3. Kedua orang tua, kakak dan semua keluarga besar yang selalu memberikan doa, nasehat, semangat, dan motivasi kepada penulis.

4. Yudha Jati Wiratmoko sebagai rekan penelitian, serta teman-teman fisika 47 dan Pondok AA yang selalu memberikan semangat dan

motivasi kepada penulis.

5. Beasiswa Bidik Misi yang telah memberikan bantuan biaya dalam pelaksanaan penelitian sehingga berjalan dengan lancar.

Selanjutnya, Penulis menyadari banyak terdapat kekurangan dalam

penulisan dan penyusunan karya ilmiah ini. Penulis mengharapkan kritik dan

saran yang membangun. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, September 2014

Ribut Wahidin

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Perumusan Masalah 2 Tujuan Penelitian 2 Manfaat Penelitian 2 Ruang Lingkup Penelitian 2

TINJAUAN PUSTAKA 3

Microbial Fuel Cell 3 Sediment Microbial Fuel Cell 4 Substrat 5 Elektroda 6 Polianilin 6 Material Mesopori 6

METODE 6 Bahan 6 Alat 7

Prosedur Analisis Data 7

Pembuatan elektroda grafit mesopori 7

Karakterisasi karbon mesopori dengan uji iod 7

Karakterisasi BET (Brunauer Emmet Teller) 7 Pelapisan polianilin pada grafit 7 Pengujian elektroda grafit menggunakan LCR meter 8 Penyiapan substrat SMFC 8 Pembuatan reaktor SMFC 8 Pengujian kinerja SMFC 8

HASIL DAN PEMBAHASAN 9 Karakteristik Elektroda Grafit Mesopori 9 Hasil Karakterisasi BET 10

Konduktansi Grafit Berlapis Polianilin 11

Kinerja SMFC 12

SIMPULAN DAN SARAN 17

DAFTAR PUSTAKA 18 LAMPIRAN 20

RIWAYAT HIDUP 25

DAFTAR TABEL

1 Metode modifikasi anoda, substrat, dan peningkatkan kinerja MFC 3 2 Komposisi gizi ampas kedelai 5 3 Jenis substrat dengan biokatalisnya 5 4 Hasil pengujian daya jerap iod grafit mesopori 9 5 Hasil pengujian BET sampel grafit 10

DAFTAR GAMBAR

1 Prinsip kerja sistem MFC 4 2 Model produksi listrik SMFC 4 3 Rancangan reaktor SMFC 8

4 Hasil karakterisasi LCR Meter 11 5 Hasil pengujian tegangan 13 6 Hasil pengujian arus 14 7 Produksi listrik SMFC hari ke 1 15 8 Produksi listrik SMFC hari ke 2 16

DAFTAR LAMPIRAN

1 Diagram alir penelitian 20 2 Tahapan pengujian daya jerap iod 21

3 Perhitungan daya jerap iod 22

4 Keterangan pelapisan polianilin 24

file:///G:/Library/Jurnal/Proposal%20Penelitianku/SKRIPSI%20MFC.docx%23_Toc397424721

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Energi baru dan terbarukan (EBT) saat ini sudah ramai dibicarakan sebagai

energi alternatif. Kebutuhan energi terbarukan dalam menggantikan bahan bakar

fosil yang tidak dapat terbaharukan sudah menjadi pemikiran banyak orang sejak

tahun 1970 ketika krisis energi di dunia berlangsung. Peranan ini menjadi sangat

penting, terlebih dengan semakin besarnya emisi gas buangan kendaraan bermotor

yang mencapai sekitar 3 juta ton karbondioksida ke udara pada setiap tahunnya

serta memberikan dampak besar terhadap perubahan iklim global.

Energi listrik dapat dilakukan melalui teknologi microbial fuel cell (MFC).

Teknologi ini memanfaatkan senyawa yang mengandung hidrogen atau senyawa

yang menghasilkan elektron sehingga ramah lingkungan.1 MFC merupakan salah

satu tipe bioelectrochemical systems (BESs) yang mengubah biomassa secara

spontan menjadi energi listrik melalui aktivitas metabolisme mikroorganisme.2

Prinsip kerja MFC yaitu terdapat aliran proton dari ruang anoda menuju ruang

katoda melalui membran elektrolit dan aliran elektron yang bergerak ke arah yang

sama melalui kabel konduksi.3

Sistem MFC mempunyai kelebihan apabila dibandingkan sistem

pembangkit listrik lainnya. Operasi sistem MFC dapat berlangsung pada kondisi

suhu ambient, pH netral, tekanan normal, sumber bahan bakarnya banyak tersedia,

dan bahkan ketersediaannya tidak terbatas. Beberapa penelitian yang sudah ada,

hasil kel