1. UKM Learning and Research Repository
2. PHD Thesis / Tesis PHD
3. Fuel Cell Institute / Institut Sel Fuel

Title:	Pembangunan biomembran komposit polimer elektrolit berasaskan sodium alginat/grafin oksida tersulfonat (SA/SGO) untuk aplikasi sel fuel metanol langsung
Authors:	Norazuwana Shaari (P75414)
Supervisor:	Siti Kartom Kamarudin, Prof. Ir. Dr.
Keywords:	Biopolimer Metanol Fuel cells
Issue Date:	18-Nov-2017
Description:	Sel fuel metanol langsung (DMFC) telah mencapai kematangan sebagai teknologi hijau yang mampu menghasilkan tenaga elektrik dengan pelepasan bahan pencemar yang rendah. Masalah kritikal yang dihadapi oleh sistem DMFC adalah pindah silang metanol pada membran Nafion dan kos membran yang tinggi. Masalah pindah silang metanol telah mengakibatkan sistem ini kehilangan kecekapannya sebanyak hampir 60% diikuti dengan kemerosotan prestasi DMFC. Dalam kajian ini, membran biopolimer berasaskan alginat dengan pengisi grafin oksida (SGO) tersulfonat disintesis untuk menghasilkan membran alternatif yang mempunyai kebolehtelapan metanol rendah, kekonduksian proton dan ketahanan yang tinggi, serta berkos rendah untuk aplikasi DMFC. Grafin oksida disintesis melalui kaedah Hummer bagi menyediakan SGO dengan asid sulfanilik. Kesan isipadu gliserol iaitu agen pemplastikan telah dikaji terlebih dahulu dengan kandungan 0.5ml, 1.5 ml, 2.5 ml, 3.5 ml dan 5.0 ml. Pengisi SGO (0.02 % berat, 0.05 % berat, 0.09 % berat, 0.13 % berat, 0.17 % berat dan 0.2 % berat) diperkenalkan ke dalam matriks biopolimer alginat menerusi kaedah tebaran pelarut bagi menghasilkan komposit biomembran sodium alginat/grafin oksida tersulfonat (SA/SGO), dengan kalsium klorida dan gliserol sebagai agen pemaut silang. Ujian pencirian mikroskop elektron imbasan medan pancaran (FESEM), mikroskop elektron transmisi (TEM), teknik pembelauan sinar-X (XRD), spektroskopi infra merah jelmaan fourier (FTIR), spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS), ujian mekanikal universal (UMT), dan analisis kestabilan terma (TGA) dilakukan untuk menentukan sifat-sifat komposit biomembran. Reka bentuk eksperimen dijalankan untuk mengkaji kesan dua faktor, iaitu kandungan SGO dan gliserol dalam biomembran terhadap kepilihan membran melalui kaedah RSM. Seterusnya, biomembran optimum digunakan dalam fabrikasi himpunan membran elektrod untuk ujian prestasi sel tunggal DMFC. Simulasi model molekul dinamik bagi sistem komposit biomembran SA/SGO menerusi perisian Material Studio untuk melihat kesan kepekatan metanol terhadap interaksi molekul dan konduktiviti ion. Menerusi analisis XPS, puncak sulfur wujud dalam SGO. Kehadiran gliserol telah memberi sifat baru kepada membran SA iaitu menjadi lebih fleksibel dan mempunyai ketahanan yang lebih tinggi samada terhadap air atau tekanan fizikal. Morfologi yang seragam bagi komposit biomembran SA/SGO dalam imej FESEM menunjukkan pencampuran yang homogen antara alginat dan SGO. Analisis FTIR menunjukkan ikatan yang wujud di antara kumpulan sulfonat (SO3H-) dan hidroksida (OH-) pengisi dengan agen pemaut silang adalah penyumbang kepada keserasian membran. Analisis UMT menunjukkan kehadiran pemaut silang telah menambahbaik sifat mekanikal SA/SGO; manakala SGO membantu meningkatkan kestabilan terma biomembran. Fungsi utama SGO dalam matriks komposit biomembran SA/SGO adalah sebagai penghalang kepada metanol, dengan ini kebolehtelapan metanol bagi komposit ini amat rendah berbanding Nafion. Di samping itu, kekonduksian proton juga dilihat mampu bersaing dengan biomembran lain seperti kitosan dan alginat-karaginan walaupun tidak setanding Nafion. Mekanisma yang berlaku dalam membran SA/SGO adalah dengan kumpulan sulfonik telah menjadi tapak loncatan bagi proton serta memberi kesan penyekatan kepada laluan metanol. Komposisi optimum pengisi (2.78 % berat SGO) dan pemaut silang (3.11 ml gliserol) telah menghasilkan komposit biomembran SA/SGO dengan nilai kekonduksian proton (34.62 mS cm-1); kebolehtelapan metanol terrendah (2.42 x 10-7 cm2s-1) serta pencapaian ketumpatan kuasa 13.6 mW cm-2. Simulasi dinamik molekul menunjukkan peningkatan kepekatan metanol dalam sistem komposit biomembran SA/SGO dapat meningkatkan interaksi antara molekul tetapi kekonduksian ionik telah berkurang. Pekali resapan bagi metanol adalah rendah walaupun dalam kepekatan metanol tinggi, menunjukkan bahawa biomembran SA/SGO adalah membran yang mempunyai kebolehtelapan metanol yang rendah.,Tesis ini tidak ada Perakuan Tesis Sarjana/Doktor Falsafah"
Pages:	192
Call Number:	TK2931.N644 2017 3 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Fuel Cell Institute / Institut Sel Fuel

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.