https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/388943 Sat, 12 Sep 2026 09:58:57 GMT 2026-09-12T09:58:57Z https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784770 Title: Pencirian dan penilaian prestasi biomembran komposit berasaskan natrium alginat/grafitik karbon nitrida bersulfonat (SA/SgCN) untuk aplikasi sel fuel metanol langsung Authors: Yusra Nadzirah Yusoff Abstract: Sel Fuel Metanol Langsung (DMFC) semakin mendapat perhatian sebagai teknologi tenaga hijau terutamanya bagi aplikasi peranti elektronik mudah alih. Dalam sistem ini, membran pertukaran proton (PEM) memainkan peranan sebagai komponen teras bagi menjamin kecekapan operasi sel. Seperti yang diketahui, membran Nafion dominan digunakan dalam aplikasi DMFC, akan tetapi kekangan membran ini terhadap faktor kos dan isu kebolehtelapan metanol telah membawa kepada penggunaan biomembran berasaskan natrium alginat (SA) sebagai alternatif. Namun, sifat hidrofilik melampau dan kekonduksian proton rendah pada biomembran SA tulen menjadi penghalang utama kepada kecekapan aplikasi DMFC. Kajian ini memfokuskan kepada pembangunan biomembran komposit berasaskan SA melalui kaedah tuangan larutan. Metodologi dimulakan dengan proses taut silang secara luaran antara biomembran SA dan agen glutaraldehid (GA), di mana kepekatan GA divariasikan antara 5% hingga 25% bagi menilai kesan ketumpatan taut silang terhadap struktur biomembran. Seterusnya, pengisi grafitik karbon nitrida bersulfonat (SgCN) disintesis melalui kaedah polikondensasi terma, diikuti dengan proses protonasi dan sulfonasi menggunakan pelopor butana sulton bagi memperkenalkan kumpulan asid sulfonik (-SO3H) sebagai tapak aktif pengangkutan proton. Bahan SgCN ini kemudiannya ditambah sebagai pengisi bukan organik ke dalam matriks SA (dengan kepekatan kawalan terbaik iaitu 15% GA) dengan perbezaan berat muatan antara 0.5 bt.% hingga 2.5 bt.%. Prestasi biomembran komposit dalam sistem pasif sel tunggal DMFC kemudiannya diuji menggunakan kepekatan fuel metanol yang berbeza (1 M hingga 5 M) melalui penilaian voltan litar terbuka (OCV) dan ketumpatan kuasa. Hasil kajian membuktikan bahawa proses taut silang berjaya mengurangkan sifat hidrofilik dan penyerapan air berlebihan pada biomembran SA melalui pembentukan ikatan asetal antara kumpulan aldehid GA dan hidroksil SA. Penggunaan 15% GA didapati optimum di mana nilai peratus pengambilan air dan nisbah pembengkakan masing-masing berkurang kepada 83.7% dan 75.6%. Biomembran SA dengan 15% GA mempamerkan nilai kekonduksian proton tertinggi iaitu 3.01 mS cm-1 dan kebolehtelapan metanol sebanyak 4.42 x 10-6 cm2 s-1. Selain itu, kestabilan mekanikal meningkat daripada 19 MPa kepada 36 MPa disebabkan oleh pembentukan rangkaian silang yang lebih padat. Dengan penambahan pengisi SgCN sebanyak 2 bt.% telah berjaya meningkatkan kekonduksian proton kepada 4.0 mS cm-1 dan kapasiti pertukaran ion sebanyak 0.86 mequiv g-1. Peningkatan ini disebabkan oleh pembentukan laluan pengangkutan proton tambahan melalui interaksi kumpulan berfungsi -SO3H dan -COOH. Nilai kebolehtelapan metanol juga berkurang kepada 1.178 x 10-6 cm2 s-1 disebabkan oleh kesan laluan berliku daripada helaian SgCN. Sifat mekanikal bagi biomembran komposit ini juga meningkat sehingga 66 MPa, membuktikan kestabilan struktur biomembran bagi aplikasi DMFC. Sampel biomembran komposit terbaik dianalisis untuk sel tunggal DMFC pasif dengan perolehan ketumpatan kuasa 4.34 mW cm-2 menggunakan 2 M fuel metanol. Kesimpulannya, kajian ini membuktikan bahawa kehadiran pengisi SgCN membantu dalam peningkatan kekonduksian proton, kestabilan mekanikal dan ketumpatan kuasa bagi aplikasi DMFC. Description: Partial Fri, 31 Jul 2026 00:00:00 GMT https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784770 2026-07-31T00:00:00Z https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784760 Title: Development and performance evaluation of zinc oxide/graphene/nickel foam photoanode for photoelectrochemical hydrogen production Authors: Nur Rabiatul Adawiyah Mohd Shah Abstract: Efficient photoelectrochemical (PEC) water splitting lies in the photoelectrode, a crucial component for directly converting solar energy into chemical energy in the form of hydrogen (H2). The application of semiconductor materials as photoelectrodes is often suffer by rapid charge recombination and poor stability in electrolytes. Meanwhile, zinc oxide (ZnO) offers high electron mobility and environmental friendliness, its wide band gap (3.37 eV) limits ultraviolet light absorption and causes rapid electron-hole recombination. Integrating graphene can significantly enhance the performance, but its tendency toward aggregation due to its intrinsic two-dimensional nature remains a critical challenge in the fabrication process. Although nickel foam (Ni-foam) can support graphene, the charge transfer mechanism among ZnO, graphene, and Ni-foam remains poorly understood. This work aimed to systematically investigate the potential of ZnO/graphene/Ni-foam composite photoelectrode for enhanced PEC performance, as well to elucidate the underlying charge transfer mechanism using experimental and density functional theory (DFT) approaches. Graphene was first synthesized on Ni-foam via chemical vapor deposition (CVD), tailoring annealing time (0 – 60 minutes), methane flow rate (0 – 30 sccm), and growth time (0 – 30 minutes) for high quality graphene. The best graphene/Ni-foam were then used to hydrothermally grow ZnO on graphene/Ni-foam substrate, varying reaction temperatures (150 – 220 °C) for 8 hours. The morphological structure and PEC performance of ZnO/graphene/Ni-foam was characterized, and DFT calculations provided insights into charge transfer. The best CVD parameters produced high-quality graphene on Ni-foam at annealing time: 50 minutes, methane flow rate: 10 sccm, and growth time: 20 minutes. Hydrothermal synthesis at 200 °C formed highly crystalline ZnO nanorods with an optimized length-to-diameter ratio and high surface coverage across the graphene/Ni-foam. The best ZnO/graphene/Ni-foam composite achieved an outstanding photocurrent density of 29.04 mA/cm2 at 1.23 V vs. RHE with a H2 production rate of 1.72 mL/hour. This superior performance is attributed to the synergistic effects of each component within the composite system. The porous structure of the Ni-foam improves electrolyte accessibility and provides higher surface area for photocatalytic reactions, while the integration of graphene successfully lowers the photocurrent onset potential from 0.40 V to 0.20 V and facilitates more efficient charge separation and transfer. Furthermore, the presence of Na2SO3 as a hole scavenger suppresses electron-hole recombination by rapidly consuming photogenerated holes, thereby further enhancing the PEC performance. DFT studies revealed that the Zn-terminated ZnO/Top-fcc graphene/Ni configuration is the most stable regarding interfacial binding energy, and facilitating efficient electron transfer pathways, align with experimental result. These findings clearly provide the fundamental understanding of charge transfer mechanisms that highlight the high potential of ZnO/graphene/Ni-foam composites for efficient and sustainable solar H2 production. Description: Full-text Mon, 13 Jul 2026 00:00:00 GMT https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784760 2026-07-13T00:00:00Z https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784743 Title: Design and development of real-time bioelectrochemical sensor for wastewater monitoring with integrated alarm notification Authors: Ryan Yeo Yow Zhong (P126713) Abstract: Bioelectrochemical sensors are a class of biosensors that use microbial metabolism to convert chemical signals from an analyte into a measurable electrical signal. Currently, conventional wastewater monitoring methods rely on chemical analysis, which are time consuming, costly, and typically performed off-site. Hence, bioelectrochemical sensors are a perfect candidate to address this issue due to their ability to provide rapid feedback on the presence of pollutants through electricity production. In this work, a two-electrode microbial electrochemical sensor (MESe) with modified anodes (carbon powder-coated, flame oxidised, acid bleached) were developed and tested against multiple pollutants. MESe with carbon powder-coated anode achieved the highest accuracy (R2) in the pollutant test ranging from 0.5891 to 0.9754 when correlated with chemical oxygen demand (COD) data. However, MESe often encountered signal issues due to blockages between the anode and cathode. To address this, a tubular-type MFCSe with modified air-cathodes (0.5 – 2.0 mg cm-2 PtC loading rate) was proposed to improve the MESe design, which demonstrated higher accuracy even without external power supply. MFCSe with 1.5 mg cm-2 PtC obtained the highest accuracy ranging from 0.8248 to 0.9655 when correlated with COD data. Cloud platform with alarm notification system was established to allow real-time online monitoring and two mathematical models (anomaly detection and change point detection) were integrated with the notification system to allow unmanned supervision. The MFCSe, along with its alarm notification system, was successfully deployed at an actual municipal wastewater treatment facility. This comprehensive system demonstrated its capability to detect and send an alarm for various operational scenarios, including fresh and diluted influent, mechanical disturbances, and surrounding noises. Description: Full-text Wed, 04 Feb 2026 00:00:00 GMT https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/784743 2026-02-04T00:00:00Z https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/520459 Title: Kesan emas terhadap aktiviti fotoelektrokimia WO3 dengan tambahan penderma fotodegradasi Authors: Nurul Akmal Jaafar Description: Hidrogen adalah dianggap sebagai sumber tenaga yang sesuai bagi menggantikan kebergantungan terhadap bahan api fosil. Penghasilan hidrogen melalui proses fotoelektrokimia (PEC) yang menggunakan air dan tenaga suria dengan kehadiran fotomangkin adalah kaedah yang lebih baik berbanding kaedah semasa iaitu melalui pembentukan semula stim metana (methane steam reforming) yang membebaskan bahan yang mencemar alam sekitar. Namun begitu, bahan semikonduktor yang sesuai sebagai fotomangkin adalah cabaran utama dalam bidang ini. Masalah utama yang dihadapi oleh bahan fotomangkin ialah penggabungan semula elektron-lohong yang terhasil semasa proses radiasi dan kebanyakan fotomangkin yang sedia ada mempunyai jurang jalur yang besar. Oleh itu, untuk mengatasi masalah ini, nanopartikel emas (Au) telah digunakan untuk meningkatkan aktiviti foto bahan semikonduktor WO3 di dalam kajian ini. Disamping itu, bahan tambahan metanol dan asid formik telah digunakan sebagai penderma bagi proses fotodegradasi di dalam elektrolit. Filem semikonduktor WO3 telah dihasilkan diciri dengan menggunakan mikroskopi elektron imbasan (SEM), spektrofotometer ultralembayung dan cahaya nampak (UV-Vis), dan diffraktometer belauan sinar-X (XRD). Pengukuran data PEC dijalankan dengan menggunakan sistem konvensional tiga elektrod yang terdiri dari fotoelektrod (WO3 dan WO3/Au), elektrod kalomel tepu (SCE), dan platinum masing-masing sebagai elektrod kerja, elektrod rujukan dan elektrod lawan. Filem WO3 dihasilkan melalui kaedah elektroendapan dengan potensi malar di dalam asid peroksotungstik sebagai larutan prekursor. Manakala, nanopartikel Au dimuatkan di atas filem WO3 melalui kaedah pemercikan, elektroendapan dengan arus malar dan potensi malar di dalam emas klorida sebagai larutan prekursor. Imej SEM menunjukkan morfologi permukaan filem yang padat. Selepas filem WO3 dimuatkan dengan Au, beberapa butiran nanopartikel Au dapat dilihat pada permukaan filem. Manakala, berdasarkan data UV-Vis, jurang jalur filem WO3 dengan muatan nanopartikel Au yang dihasilkan dengan kaedah elektroendapan tidak berubah dengan ketara berbanding filem WO3 tulen iaitu ~2.6 eV. Spektrum XRD pula menunjukkan keamatan isyarat yang lebih tinggi bagi filem WO3 yang dimuatkan dengan Au berbanding filem WO3 tulen dengan puncak monoklinik WO3 dapat dilihat pada sudut 23.3°, 23.8°, 24.4°. Keputusan PEC menunjukkan fotoarus dengan muatan Au diatas filem WO3 meningkat sebanyak dua kali ganda berbanding filem WO3 tulen dan fotoarus yang dihasilkan juga meningkat lebih tinggi dengan penambahan penderma fotodegradasi.,Ph.D. Thu, 13 Jul 2017 00:00:00 GMT https://ptsldigital.ukm.my/jspui/handle/123456789/520459 2017-07-13T00:00:00Z