Pemanfaatan nikel hasil dari pengolahan Mixed Hydroxide Precipitate (MHP) sebagai Katalis Ni Alloy untuk Proton Exchange Membrane Fuel Cells

Abstract

Dalam transisi penggunaan energi bersih, fuel cell hadir sebagai suatu solusi energi alternatif yang ramah lingkungan. Pada fuel cell terjadi reaksi Hydrogen Oxidation Reaction (HOR) pada anoda dan Oxygen Reduction Reaction (ORR) pada katoda. Reaksi HOR pada anoda dimana gas H2 akan dioksidasi membentuk proton (H+) dan elektron (e-). Elektron akan diangkut melalui sirkuit eksternal. Sedangkan proton akan diangkut melalui elektrolit untuk dapat mencapai katoda yang selanjutnya akan bereaksi dengan elektron dan O2. Reaksi ORR pada katoda dimana gas O2 akan direduksi menjadi air (H2O) dan energi listrik yang melibatkan pembelahan ikatan oksigen, serta transfer elektron dan proton. Penelitian ini berfokus pada Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). Reaksi HOR dan ORR ini terjadi pada Gas Diffusion Electrode (GDE). GDE sendiri terdiri dari lapisan Gas Diffusion Layers (GDL) dengan Catalyst Layers (CL) yang diendapkan di atasnya. Biaya katalis PEMFC kususnya pada katoda masih dinilai tinggi karena dari salah satu komponen biaya utama catalyst layer berasal dari jenis golongan logam mulia (Pt). Selain itu, Pt mengikat O2 terlalu kuat di katoda sehingga membuat reaksi ORR melambat, sehingga dibutuhkan mengoptimalkan kinetika reaksi ORR yaitu dengan logam alloy. Contoh penerapan katalis untuk ORR pada katoda ini telah digunakan pada produk Toyota Mirai generasi ke-2. Pada produk Toyota Mirai yang telah diproduksi ini menggunakan katalis berupa perpaduan platinum dengan kobalt (PtCo). Untuk mewujudkan kendaraan ramah lingkungan yang available suatu saat nanti di indonesia dan guna meningkatkan nilai TKDN mencapai 40% digunakan logam yang ketersediannya melimpah di Indonesia yaitu Ni. Secara teoritis berdasarkan plot volcano membuktikan bahwa perpaduan nikel dengan platinum memiliki nilai aktivitas tertinggi dibandingkan perpaduan logam dengan kobalt. Nikel yang digunakan pada percobaan ini berasal dari nikel MHP dengan kemurnian 99,46%. Pengolahan nikel hasil MHP ini tentunya berbeda dengan pengolahan nikel komersial. Oleh karena itu penelitian yang dilakukan bertujuan untuk menentukan teknik reduksi dan variasi rasio komposisi terbaik untuk mensintesis katalis. Dimana untuk mencapai tujuan ini dilakukan sintesis platinum dan nikel dengan wet reduction methode secara bertahap. Dilakukan pengoptimasian teknik reduksi pada sintesis katalis dengan menggunakan jenis agent pereduksi NaBH4 atau HCOOH dan pengoptimasi penggunaan agent pereduksi dengan penambahan NaOH atau tanpa NaOH untuk mendapatkan variasi komposisi dan teknik reduksi xii terbaik. Dari hasil uji TGA diharapkan loading akhir PtNi/C hasil sintesis 40 wt%, terjadinya pergeseran peak pada sudut 39,6o pada hasil XRD, dan perbandingan komposisi rasio antara Pt dan Ni yaitu 1:1 ; 2:1 ; 3:1 pada hasil ICP-OES.