SEMINAR ONLINE FAST TRACK FT UI - Study of Influences of Addition Volume Fraction of Multi Wall Carbon Nano Tubes (MWCNT) and Copper Reinforcement to the Electrical Conductivity of Bipolar Plate Material Based on Nanocomposite MWCNT/PP

This paper was presented on the online seminar of Fast Track Regular Seminar held in FT UI (26, June 2012).

M.Ekaditya Albar, Bangkit Indriyana

Supervisor: Prof.Dr.Ir. Anne Zulfia S., M.Sc

Metallurgy and Material Engineering, Universitas Indonesia

27 June 2012

Abstract

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is one of alternative energy to replace fossil energy for automotive. Bipolar plate is one of the components in PEMFC constituted a crucial component that collects and transfers electron from the anode to the cathode. This research focuses on material selection of composite based on polymeric matrix using carbon and copper reinforcements as bipolar plate material. The main discussion in this research is to analyze the addition of volume fraction of multiwall carbon nanotube (MWCNT) reinforcement used from 0.1 wt%, 0.5 wt% to 1 wt% and the addition of volume fraction of copper reinforcement used from 0.1 wt%, 0.2wt% to 0.5wt%. The material characterizations include electrical conductivity testing and functional groups analysis using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). It is found that the effect of MWCNT and copper addition increased electrical conductivity properties. The electrical conductivity increased up to 8.57 S/cm for bipolar plate containing highest volume fraction of MWCNT and 15.62 S/cm for bipolar plate containing both MWCNT and copper. The FTIR analysis shows that ester groups are obtained during the mixing process indicated the reaction between PP-g-MA as compatibilizer and the MWCNT are occurred.

For further information or full text please contact us.

RUMAH BELAJAR - SEBUAH USAHA PENCERDASAN BANGSA

 

Kementrian Pendidikan Nasional (Kemendiknas) membuat terobosan baru dalam upaya 'pencerdasan' anak bangsa ini. Belajar yang umumnya dilakukan secara tatap muka, dengan menggunakan fasilitas Rumah Belajar Kemendiknas ini, kita mampu mengakses langsung ke kelas maya dimanapun, bahkan dengan kemajuan teknologi saat ini, dengan menggunakan smartphone-pun kita sudah dapat mengakses fasilitas ini.

Targetnya jelas, pelajar-pelajar yang sekarang sudah "ketagihan" internet diharapkan tertarik dengan fasilitas belajar ini. Selain itu, Rumah Belajar ini juga dilengkapi dengan fitur yang interaktif dan bank soal yang disediakan pihak kemendiknas. Prinsipnya, Go Mobile yang memudahkan belajar kapan saja, dimana saja, bahkan ditempat-tempat "hang out" sekalipun. asik ya? 

Selain itu, Fasilitas ini juga sangat bermanfaat untuk para disable student :D waah, terpuji sekali ya karyanya Kemendiknas ini.

Untuk adik-adik yang mau tau gimana serunya, langsung aja yuk cek TKP : Rumah Belajar Kemendiknas 

A STORY of ISR (Part 1) - Moving Forward Together for Better Indonesia

"Moving Forward for Better Indonesia" merupakan tag line yang diusung oleh penerima Beasiswa Fasttrack FT UI angkatan 2011 iyang terdiri dari mahasiswa S2:

- Bangkit Indriyana (Material Engineering UI)

- M. Ekaditya Albar (Material Engineering UI)
- Rudiyansah (Material Engineering UI)

- Alfonsius Billy Joe. H (Material Engineering UI)

- Yudith (Environment Engineering UI)

dan bekerja sama dengan Sampoerna Foundation Scholars Club Jakarta.

 

Kegiatan ber tag line tersebut merupakan kegiatan ISR yang bertujuan untuk "Sharing Knowledge and Empowers Others" yang memang wajib dilakukan oleh scholars.Kegiatan ini dilaksanakan pada awal mei, tepatnya tanggal 5 Mei 2012 di Kampung Lio, Depok, Jawa Barat. 

Mau tau seseru apa kegiatannya? Yuk kita intip sekilas tentang ISR ini.

ISR ini bertujuan meng-educate dan empower warga Kampung Lio sebagai suatu bentuk kepedulian scholars terhadap kaum marginal di Depok yang minim pengetahuan, khususnya dalam pengolahan sampah berbasis industri rumahan (seperti Kerajinan tangan/handcraft dan pengolahan limbah dapur yang sayang untuk dilewatkan).

Pada kesempatan kali ini, warga yang telah mendapatkan "pengarahan" melalui seminar tentang pengelohan sampah bernilai ekonomis ini diberikan pelatihan langsung membuat Stuff/Craft dari plastik (mainly) bekas kemasan makanan (yang kita tau kalo itu susah buanggeeett di daur ulang), alhasil, taraang.. bisa dilihat sendiri hasil karya ibu-ibu kader PKK ini. :D 

Ini nih bahan bakunya (kebanyakan memang bungkus makanan ringan, minuman siap seduh, dll.)

 Nah ini kalau sudah hampir jadi alias masih perlu tahan finishing lebih lanjut seperti penjahitan.

 Ini suasana saat Ibu-Ibu Kader PKK (dan si Bapak RT) sedang membuat HandCraft, Seriusss banget yaaa???

Bu Yoyoh, yang memberikan pelatihan pembuatan handcraft

Selain itu, Si-Ibu Kader PKK ini diberikan juga loh cara mengolah sampah organik limbah dapur (wahh seru kaan). Pelatihan berupa praktek langsung dari sang pakar, Yudith (Ketua Green Community UI, Mahasiswa Fast track FT UI juga) berlangsung ditempat yang sama dan dihari yang sama pula. Mereka diajarkan bagaimana cara membuat kompos skala home industry yang nantinya akan dipakai untuk small garden dirumahnya. 

Ini nih suasana pelatihan membuat kompos yang dihadiri oleh Ibu-Ibu Kader PKK

Gak sampai disitu saja loh, Setelah itu akan ada Monitoring berkelanjutan selama dua bulan kedepanyang akan mengevaluasi hasil handcraft mereka dan pupuk komposnya. Gak lupa, pada tanggal 9 Juni 2012 akan diadakan pelatihan tentang strategi marketing untuk pembekalan mereka, Kenapa sih perlu pembekalan? Karena mereka akan kita ikut sertakan dalam pameran produk UKM, makanya harus dimonitoring secara berkala dan diberikan pencerdasan tentang UKM itu sendiri. Oh iya, rencananya, temen kita dari FE, Norma R, ingin mendirikan Koperasi juga loh disini dan salah satu produk UKM nya ialah Handcraft dari kemasan makanan ini. waaah semoga sukses ya Norma dan Koperasinya!!!

 

 

(Kru yang terlibat, meskipun gak semuanya ikut foto :D)

Itu dia sekilas tentang kegiatan ISR yang kami lakukan, "We believe that since with an education everything become possible and that's our duty to share knowledge with other. Act Now Give Big!!" -Fast Track UI Scholars

"Like an eagle we spread our wings, soaring high in the sky of dream, always strive to be the very best and help other to soar as high!!" -Putera Sampoerna Foundation

Manfaat Penggunaan Material Biokomposit

Manfaat utama dari material biokomposit ini ialah mengurangi ketergantungan terhadap material yang berbahan dasar minyak bumi. Material biokomposit berperan sebagai material alternatif yang ramah lingkungan serta harga yang terjangkau. Hal ini dikarenakan sifat dari penyusun material biokomposit yang dapat terurai secara alami dialam. Penggunaan bahan-bahan alam pada material biokomposit juga memiliki manfaat dibidang ekonomi masyarakat. Contohnya,  pada tahun 2009 permintaan atas serat bambu yang merupakan material penguat pada biokomposit, meningkat sebesar 28% dibandingkan tahun sebelumnya^[2]. Artinya, penggunaan bahan-bahan alami untuk material biokomposit dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat Indonesia. Bahan material biokomposit yang umumnya merupakan tanaman perkebunan dan pertanian (Argonomi) banyak dibudidayakan di Indonesia.

Pada Seminar dan Deklarasi Pembangunan Perkelapaan, di Jakarta Setyanto Yanus Sasongko dari PT. Aimtopindo Nuansa Kimia^[11] menyatakan bahwa tempurung kelapa memiliki berat ± 200-300 gram. Jika dihitung pertahun maka tempurung kelapa yang dapat dihasilkan mencapai ± 3,1juta ton/tahun. Secara kuantitatif, Indonesia memiliki keunggulan komparatif yang sangat besar dari tempurung kelapa, tetapi pengusahaan tempurung kelapa di Indonesia masih menghadapi beragam kendala sehingga potensinya belum dapat termanfaatkan dengan baik.

 Tempurung kelapa memiliki kadar air mencapai ± 8% jika dihitung berdasarkan berat kering atau setara dengan 12% berat per butir kelapa. Untuk memaksimalkan nilai ekonominya maka pengolahan tempurung kelapa ini harus didasarkan pada proses pengolahan yang memaksimalkan sifat-sifatnya yang khas seperti pemanfaatan tempurung kelapa sebagai bahan penguat pada material biokomposit.

Multi Wall Carbon Nano Tubes (MWCNT)

CNT adalah alotrop karbon dengan struktur nano silinder^[16]. CNT memiliki rasio diameter dan panjang sampai 132.000.000:1, yang secara signifikan lebih besar dibandingkan bahan lainnya. CNT digunakan dalam banyak aplikasi dalam bidang nanoteknologi, elektronik, optik, serta bidang-bidang ilmu material^[17]. CNT memiliki kekuatan yang luar biasa dan unik terutama dalam sifat elektrik dan memiliki tingkat efisiensi yang tinggi dalam hal konduktansi termal^[17]. Secara umum CNT dapat diklasifikasikan menjadi CNT berdinding tunggal (Single Wall Carbon Nanotube/SWCNT) dan CNT berdinding multi (Multi Wall Carbon Nanotube /MWCNT)^[17].

Multi-walled nanotubes (MWNT) terdiri dari lapisan gulung ganda dari grafit. Ada dua model MWNT, yaitu model Russian Doll dan Parchment. Pada Russian Doll, lembaran grafit tersusun dalam silinder konsentris. Pada Parchment, satu lembar grafit tergulung sendiri, menyerupai gulungan kertas. Jarak antar lapisan dalam MWNT mendekati jarak antara graphene dalam grafit sekitar 3.4 Å. Double-walled carbon nano tubes (DWNT) memiliki morfologi dan sifat yang mirip dengan SWNT tetapi ketahanan kimia lebih baik. DWNT diperoleh melalui reduksi larutan oksida dalam metana dan hidrogen. Karakteristik dari CNT dapat dilihat pada tabel di bawah ini^[18]:

Tabel 2.7 Karakteristik Carbon Nanotubes^[18]

Material	Modulus Young (TPA)	Kekuatan Tarik (GPa)	Elongasi (%)
SWNT	~ 1 (dari 1 sampai 5)	13-53	16
SWNT	0.94	126.2	23.1
Zigzag SWNT	0.94	94.5	15.6 - 17.5
Kiral SWNT	0.92	-	-
MWCNT	0.27 – 0.95	11 – 63	-

Grafit

Grafit terdiri atas lapisan atom karbon yang dapat menggelincir dengan mudah. Grafit amat lembut dan dapat digunakan sebagai minyak pelumas untuk membuat peralatan mekanis bekerja lebih lancar. Grafit memiliki warna kelabu dan umumnya grafit digunakan sebagai material penghantar listrik atau konduktor listrik. Grafit dinamai oleh Abraham Gottlob Werner pada tahun 1789 dengan mengambil kata dari bahasa Yunani^[11]. Grafit digolongkan menjadi dua jenis, yaitu grafit alami dan grafit sintetik. Grafit sintetik lebih murni dibandingkan grafit alami. Grafit sintetik merupakan produk yang dibuat dari material karbon amorf melalui proses perlakuan khusus pada kondisi temperatur tinggi. Grafit digunakan sebagai bahan pengisi khususnya dalam matriks polimer karena memiliki konduktivitas listrik dan panas yang baik, serta memiliki sifat-sifat pelumasan (lubrikasi) yang baik. Karena strukturnya yang berlapis, grafit memberi sifat kekakuan dan dimensi yang stabil terhadap polimer^[15].

Grafit sintetik digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pengecoran logam, karbon elektrik, pelat bipolar fuel cell, pelapisan, proses elektrolitik, sebagai bahan pengisi konduktif, campuran karet dan plastik, serta untuk aplikasi pemboran. Partikel grafit sintetik berukuran 2 μm (bubuk) sampai dengan 2 cm (potongan-potongan) dengan kandungan 99% karbon^[13]. Sifat dan karakteristik dari grafit dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 2.6 Sifat-Sifat Grafit^[13]

Sifat	Nilai
Komposisi Kimia	C (80-99.7%), Fe2O3
Kerapatan	1.6-2.25 gr/cm3
Warna	Hitam keabu-abuan
Konduktivitas Panas	200W/mK
Titik Leleh	4027-4427oC

Bahan Aditif Polyprophylene-grafted-Maleated Anhydrade (PP-g-MA)

PP-g-MA merupakan polimer yang terbuat melalui proses kopolimerisasi antara polipropilen (PP) dengan maleic anhydride. Sifat-sifat dari maleic anhidride dapat dilihat pada table 2.5 di bawah ini^[11]:

Tabel 2.5 Karakteristik Maleic Anhydride^[11]

Sifat	Nilai
Berat Molekul	98.06 gr/mol
Struktur	C4H2O3
Wujud	Serpihan Putih
Berat Jenis	1.48 Kg/dm3
Titik Leleh	52.8oC
Titik Didih	202oC

Secara teoritis, PP-g-MA memiliki sifat kompatibilitas yang baik terhadap filler atau dapat dikatakan memiliki derajat polaritas yang hampir sama dengan filler. Hal ini akan membuat matriks polimer dapat berikatan dengan baik dengan filler. Pada sistem komposit PP-filler, ikatan kovalen yang terjadi adalah antara gugus OH dari filler dengan gugus C=O pada anhidrida maleat dari PP-g-MA^[11].