https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/388915 2026-09-12T10:01:17Z 2026-09-12T10:01:17Z Teuku Muhammad Naufal Ramadhan https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784761 2026-09-08T03:22:00Z 2026-07-16T00:00:00Z

Title: Reka bentuk dan penilaian prestasi plat dwikutub logam ringan dengan medan aliran selari beralun bagi sel fuel membran penukar proton Authors: Teuku Muhammad Naufal Ramadhan Abstract: Aplikasi sel fuel penukar proton (PEMFC) merupakan teknologi tenaga boleh baharu yang sangat berpotensi, namun penggunaan plat dwikutub (BP) konvensional berasaskan grafit yang berat dan rapuh menghalang keberkesanan sistem bagi aplikasi mudah alih ringan. Selain itu, reka bentuk medan aliran selari (PFF) sedia ada sering berdepan masalah taburan bahan tindak balas yang tidak sekata dan pengurusan air yang lemah, yang akhirnya mengehadkan ketumpatan kuasa sistem. Kajian ini menangani isu tersebut dengan mengintegrasikan pendekatan eksperimen dan simulasi bagi membangunkan BP logam ringan dengan reka bentuk medan aliran beralun (WPFF). Selain itu, beberapa model saluran tunggal WPFF dengan kedalaman 0.15 mm, 0.20 mm, 0.25 mm dan 0.35 mm turut dimodelkan bersama satu model saluran tunggal PFF dengan kedalaman 0.25 mm untuk tujuan simulasi dan perbandingan. Keputusan simulasi telah disahkan menggunakan data eksperimen bagi sel tunggal WPFF dengan kedalaman 0.25 mm. Petunjuk prestasi utama, iaitu taburan aliran bendalir, ketumpatan kuasa dan ketumpatan arus, telah dianalisis. Hasil kajian menunjukkan bahawa reka bentuk WPFF menghasilkan ketumpatan kuasa maksimum yang lebih tinggi berbanding reka bentuk PFF, di samping mengekalkan taburan aliran bendalir yang baik, di mana saluran tunggal WPFF dengan kedalaman 0.25 mm mencapai ketumpatan kuasa sebanyak 0.276 W/cm² berbanding 0.266 W/cm² bagi saluran tunggal PFF dan 0.210 W/cm² berbanding 0.190 W/cm² untuk sel tunggal WPFF dan PFF. Selain itu, perbandingan kedalaman saluran menunjukkan bahawa saluran tunggal WPFF dengan kedalaman 0.15 mm menghasilkan ketumpatan kuasa tertinggi iaitu 0.296 W/cm², manakala kedalaman 0.35 mm menunjukkan ketumpatan kuasa terendah iaitu 0.262 W/cm². Kajian ini menunjukkan potensi penggunaan reka bentuk medan aliran selari beralun untuk aplikasi PEMFC ringan dan kebolehlaksanaan penggunaan simulasi CFD untuk memodelkan prestasi sebenar BP ringan. Description: Partial

2026-07-16T00:00:00Z Iftiab Ahammed Sarker https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784748 2026-09-08T02:52:17Z 2026-05-22T00:00:00Z

Title: Techno-economic analysis and optimal design of grid-connected hybrid renewable energy systems for a university in Malaysia Authors: Iftiab Ahammed Sarker Abstract: The escalating energy demand in educational institutions, coupled with rising operational costs, increasing reliance on fossil fuels, and growing greenhouse gas (GHG) emissions, poses critical sustainability challenges globally. Transitioning to renewable energy is essential to reducing carbon emissions and ensuring a reliable electricity supply. Despite growing interest in integrating renewable energies, a significant gap persists in comprehensive techno-economic-environmental assessment and optimal design of grid-connected hybrid renewable energy systems (HRES) tailored to institutional campuses in developing economies, particularly in tropical climates. This thesis addresses these challenges by investigating whether grid-connected HRES incorporating solar photovoltaic, wind turbines, energy storage, and hydrogen-based technologies can offer a technically feasible, economically viable, and environmentally superior alternative to conventional grid-dependent energy supply at a Malaysian university campus. The primary aim of this research is to optimally size, design, and evaluate grid-connected HRES integrated with renewable energy sources, assessing their techno-economic performance and GHG-reduction potential in an institutional context in Malaysia. A two-stage computational methodology was employed: techno-economic feasibility analysis using the HOMER GRID and HOMER PRO simulation platforms, followed by optimal system design and sizing, validated using PVsyst software. Two principal configurations were systematically investigated: a grid-connected solar PV system with and without energy storage, and an advanced hybrid PV/wind/electrolyzer/hydrogen storage/fuel cell system. The first configuration identified a 295 kWp grid-connected solar PV system as the most cost-effective solution, achieving a levelized cost of energy (LCOE) of 0.296 MYR/kWh, a net present cost (NPC) of RM 3.56 million, an 8.2-year payback period, and approximately 48% annual CO2 emission reduction relative to the conventional grid. Incorporating battery energy storage at 303 kWp further enhanced system reliability, with PVsyst design validation yielding performance ratios of 86% and 85.3%, respectively. The second configuration, comprising a 600 kWp PV array, 6 kWp wind turbine, 200 kWp electrolyzer, 50 kg hydrogen tank, and 50 kWp fuel cell achieved an LCOE of $0.0673/kWh, an NPC of $817 668, an 8.5-year payback period, and a remarkable ~74% reduction in CO2 emissions compared to the grid-only baseline, with PVsyst confirming an average energy output of 4.21 kWh/kWp/day and a performance ratio of 86%. This research contributes to the development of an integrated techno-economic design framework for grid-connected hybrid renewable systems incorporating hydrogen energy storage for institutional applications. The findings provide policymakers, university administrators, and energy planners with valuable insights to support sustainable campus energy transitions and to formulate cost-effective renewable energy integration strategies aligned with Malaysia’s low-carbon energy goals and policies. Description: Partial

2026-05-22T00:00:00Z Muhamad Hafizzul Isyraf Hardi (P103521) https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784747 2026-09-08T02:49:07Z 2026-05-12T00:00:00Z

Title: Pefungsian bahan MXene dengan kumpulan asid sulfonik sebagai bahan pengisi nano dalam membran poli(eter eter keton) bersulfonat (SPEEK) Authors: Muhamad Hafizzul Isyraf Hardi (P103521) Abstract: Sel Fuel Membran Pertukaran Proton (PEMFC) kini dihadkan oleh kos tinggi dan degradasi membran Nafion komersial yang berpunca daripada serangan ion radikal. Bagi menangani cabaran ini, kajian tesis ini menyiasat pembangunan membran komposit menggunakan MXene dua dimensi (2D), Ti3C2Tx, sebagai pengisi nano bagi meningkatkan prestasi membran. Kaedah pefungsian permukaan baharu, yang ditandaetapkan sebagai M1 dan M2, telah dibangunkan untuk memperkenalkan kumpulan asid sulfonik SO3H dan disulfonik 2(SO3H) secara serentak ke permukaan MXene, dengan menggunakan interkalant TMAOH dan NaOH. Pencirian fizikokimia melalui FTIR menunjukkan puncak baharu pada ~1000 cm⁻¹, mengesahkan kejayaan pemasukan kumpulan sulfonik, manakala analisis XPS mengesahkan pembentukan ikatan Ti-S pada ~463 eV. Khususnya, Na-Ti3C2Tx-S2-M2 yang disintesis melalui kaedah M2, menunjukkan tahap kefungsian kumpulan berfungsi 2(SO3H) sekitar 18.33%. Analisis struktur melalui XRD dan HR-TEM mengesahkan delaminasi berkesan dengan jarak antara lapisan ~ 1.36 nm. Oleh kerana penyerapan kefungsian kumpulan disulfonik yang tinggi, MXene yang diubah suai menunjukkan anjakan struktur MXene menjadi ke arah amorfus yang disahkan oleh SAED. Pengisi yang diubah suai telah dimasukkan ke dalam matriks SPEEK pada muatan yang berbeza-beza untuk mengkaji keupayaan membran dalam pengangkutan proton. Analisis kestabilan terma (TGA/DSC) menunjukkan bahawa pengisi MXene secara signifikan mengukuhkan membran terhadap degradasi. Spektroskopi Impedans Elektrokimia (EIS) pada suhu bilik mendedahkan bahawa SPEEK/Ti3C2Tx-SO3H-0.25% dan SPEEK/Ti3C2Tx-2(SO3H) -0.5% mencapai kekonduksian proton tertinggi masing-masing 3.89 x 10-3 S cm-1 dan 3.18 x 10-3 S cm-1. Keputusan ini menunjukkan bahawa pengisi MXene tersulfonasi melalui kaedah M2 menawarkan strategi bagi memastikan darjah pefungsian yang lebih baik, dan manakala penambahan pengisi MXene terubah suai ke dalam SPEEK meningkatkan kestabilan dan keupayan pegangan air membran. Penemuan tesis ini memberikan alternatif kepada membran Nafion komersial dengan menawarkan strategi pengubahsuaian bahan nano yang berkesan bagi meningkatkan kecekapan keseluruhan teknologi sel fuel. Description: Partial

2026-05-12T00:00:00Z Nur Ain Masleeza Harun https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/781700 2026-06-16T05:59:59Z 2025-08-07T00:00:00Z

Title: Sintesis membran komposit sulfonasi poli (eter eter keton)/grafitik karbon nitrida terfosforilasi untuk aplikasi sel fuel borohidrida langsung Authors: Nur Ain Masleeza Harun Abstract: Sel Fuel Borohidrida Langsung (DBFC) merupakan teknologi sel fuel cecair yang amat menggalakkan. Membran elektrolit polimer memainkan peranan penting dalam DBFC. Secara tradisinya, membran asid perfluorosulfonik komersial, Nafion, telah menjadi pilihan utama. Namun begitu, penggunaannya yang meluas dihalang oleh kos yang tinggi dan isu kebolehtelapan borohidrida yang tinggi. Oleh itu, penyelidikan ini meneroka kaedah yang mampan untuk mensintesis membran pertukaran kation (CEM), sambil menangani kebimbangan mengenai isu kestabilan mekanikal, kebolehtelapan borohidrida, dan kekonduksian ionik. Dalam kajian ini, sulfonasi poli (eter eter keton) (SPEEK) disintesis melalui kaedah sulfonasi langsung, manakala grafitik karbon nitrida (GCN) disintesis melalui kaedah in-situ. Pengaruh GCN terhadap membran SPEEK dikaji melalui fabrikasi membran komposit SPEEK/GCN menggunakan teknik tuangan larutan. Semua membran komposit telah dicirikan menggunakan inframerah jelmaan fourier (FTIR), spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS), pembelauan sinar-X (XRD), mikroskopi imbasan elektron medan emisi (FESEM), mesin ujian universal (UTM), dan analisis termogravimetri (TGA). Sifat elektrokimia membran komposit dinilai berdasarkan kekonduksian ionik dan kebolehtelapan borohidrida. Imej FESEM menunjukkan penyebaran seragam pengisi GCN dalam matriks polimer SPEEK. Pemerhatian ini disokong oleh analisis XRD, yang menunjukkan pengedaran sekata bagi interkalasi GCN antara molekul SPEEK. Membran komposit SPEEK/GCN-1.0 mengatasi membran SPEEK tulen dalam kekuatan tegangan (26.85 MPa), kekonduksian ionik (1.28 mS cm-1), dan kebolehtelapan borohidrida (1.53 × 10-6 cm2 s-1). Namun begitu, kekonduksian ionik bagi SPEEK/GCN-1.0 masih lagi rendah berbanding Nafion, telah mendorong kepada pembangunan GCN terfosforilasi (PGCN),yang disediakan melalui rawatan dengan menggunakan asid fosforik pekat, dan diintegrasikan ke dalam matriks SPEEK melalui teknik tuangan larutan. Membran komposit SPEEK/PGCN yang optimum (1.5 bt.%) menunjukkan kekonduksian ionik tertinggi (1.32 mS cm-1) jika dibandingkan dengan SPEEK tulen (1.05 mS cm-1) dan membran Nafion komersial (1.30 mS cm-1). Peningkatan ini disebabkan oleh kehadiran kumpulan asid fosforik, yang mewujudkan lebih banyak laluan untuk pengangkutan ion. Akhirnya, membran yang dioptimum diaplikasikan pada sel tunggal DBFC pasif, di mana membran komposit SPEEK/PGCN-1.5 menunjukkan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi (19.95 mW cm-2) berbanding membran SPEEK/GCN-1.0 (15.93 mW cm-2) dan membran Nafion (16.26 mW cm-2). Kajian ini menekankan bahawa penggabungan GCN dan PGCN mampu meningkatkan kestabilan mekanikal, kekonduksian ionik, dan mengurangkan kebolehtelapan borohidrida. Description: Partial

2025-08-07T00:00:00Z