PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
“Pembuatan Carbon Nanotubes menggunakan Pinus merkusii yang Diproses
Secara Chemical Vapor Deposition Melalui Karbonisasi dari Perlakuan
Hidrotermal Jerami Sebagai Support Catalyst Platinum Pada Fuel Cell”
BIDANG KEGIATAN :
PKM-PENERAPAN
IPTEK
Diusulkan oleh :
Alifian Atras Timur
1906356582
2019
Arie Taruna Mukti
1906301394
2019
Han Hisyam Pratama
1906382851
2019
Muhammad Nur Fakhriy Yahya
1906382826
2019
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2021
i
PENGESAHAN PKM-PENERAPAN IPTEK
1.
Judul Kegiatan
: “Pembuatan Carbon Nanotubes menggunakan
Pinus merkusii yang Diproses Secara Chemical
Vapor Deposition Melalui Karbonisasi dari
Perlakuan Hidrotermal Jerami Sebagai Support
Catalyst Platinum Pada Fuel Cell”
2.
3.
Bidang Kegiatan
Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
b. NIM
c. Jurusan
d.
Universitas/Institut/Politeknik
e. Alamat Rumah dan No. HP
: PKM-PI
4.
5.
6.
7.
f. Alamat e-mail
Anggota Pelaksana Kegiatan
Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
b. NIDN
c. Alamat Rumah dan No. HP
Biaya Kegiatan Total
a. Kemenristekdikti
b. Sumber lain (sebutkan)
Jangka Waktu Pelaksanaan
Menyetujui,
Kepala Departemen Teknik Metalurgi
dan Material UI
: Alifian Atras Timur
: 1906356582
: Teknik Metalurgi dan Material
: Universitas Indonesia
: Jl. Jambangan Baru 1 Kav. 16 / 31 Jambangan,
Surabaya / 085784103879
: alifian.timur@gmail.com
: 3 orang
:
:
:
: Rp10.500.000,00
: Rp10.500.000,00
:: 5 bulan
Ketua Pelaksana Kegiatan,
Dr., Ir. Akhmad Herman Yuwono,
M.Phil.Eng.
NIDN 025067002
Alifian Atras Timur
NPM. 1906356582
Direktur Bidang Kemahasiswaan
Universitas Indonesia
Dosen Pembimbing
Arman Nefi, S.H, M.M
NUK. 0508050277
Dr. Ahmad Zakiyuddin S.T., M.eng.
NIDN
ii
iii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ......................................................................................................................... i
Halaman Pengesahan............................................................................................................... ii
Daftar Isi .................................................................................................................................. iii
Daftar Tabel............................................................................................................................. iv
Daftar Gambar ......................................................................................................................... iv
Bab I Pendahuluan .................................................................................................................. 5
1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................................................... 5
1.2 Perumusan Masalah........................................................................................................... 6
1.3 Tujuan................................................................................................................................ 7
1.4 Luaran yang Diharapkan ................................................................................................... 7
1.5 Manfaat.............................................................................................................................. 7
Bab II Tinjauan Pustaka .......................................................................................................... 8
2.1 Pengertian, Mekanisme, dan Komponen dari Fuel Cell ................................................... 8
2.1.1 Pengetian Fuel Cell ........................................................................................................ 8
2.1.2 Komponen dan Mekanisme Fuel Cell ............................................................................ 8
2.2 Pengaruh Carbon Nanotubes (CNT) sebagai Pendukung Katalis Platinum ............................... 8
2.3 Pembuatan Kamper dari Pinus Merkusii ........................................................................... 9
2.4 Pembuatan CNT Berbasis Jerami dengan Perlakuan Hidrotermal.................................... 10
2.5 CVD Proses Pembuatan CNT ........................................................................................... 11
Bab III Metode Pelaksanaan ................................................................................................... 12
3.1. Diagram Alir Tahap Persiapan dan Perencanaan ............................................................. 12
3.2. Desain teknologi Fuel Cell Berbasis CNT ....................................................................... 13
3.3. Diagram Alir Mekanisme Fuel Cell ................................................................................. 13
Bab IV Biaya dan Jadwal Kegiatan......................................................................................... 14
4.1 Anggaran Biaya ................................................................................................................. 14
4.2 Jadwal Kegiatan ................................................................................................................ 14
Daftar Pustaka ......................................................................................................................... 15
Lampiran ................................................................................................................................. 16
Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota, dan Dosen Pembimbing ............................................. 16
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan ............................................................................ 24
Lampiran 3.Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas .................................. 25
Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Kegiatan ....................................................................... 26
Lampiran 5. Surat Pernyataan Kesediaan dari Mitra .............................................................. 27
Lampiran 6. Gambaran Teknologi yang Akan Diterapkembangkan. ..................................... 28
Lampiran 7. Denah Detil Lokasi. ............................................................................................ 29
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Anggaran Biaya..................................................................................... 14
Tabel 4.2 Jadwal Kegiatan .................................................................................... 14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.2 Rincian Komponen dari Fuel Cell ................................................. 8
Gambar 2.2 Grafik Hubungan antara Densitas Arus dengan Densitas Daya ........ 9
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Pelaksanaan ................................................... 12
Gambar 3.3 Proses Mekanisme di Fuel Cell ......................................................... 13
v
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Fuel Cell merupakan suatu sel elektrokimia yang mengubah bahan bakar yang
umumnya berupa hidrogen dan dicampur dengan oksigen menjadi listrik dan
melalui reaksi oksidasi-reduksi. Fuel cell berbeda dengan baterai seperti lithium ion
dimana Fuel cell membutuhkan bahan bakar agar dapat beroperasi. Fuel Cell
memiliki beberapa kelebihan, yang pertama memiliki densitas energi yang tinggi,
dan dapat memberikan output listrik dengan tegangan yang tinggi. Kedua Fuel Cell
tidak menghasilkan gas buang yang berbahaya, dimana hasil reaksi dari Fuell Cell
merupakan air yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Ketiga, dibandingkan baterai
Fuel Cell lebih mudah dan lebih cepat untuk diisi ulang, tidak seperti baterai pada
umumnya. Namun Fuel Cell ini memiliki kelemahan. Yang pertama ialah produksi
dan penyimpanan Fuel Cell, yakni Hidrogen membutuhkan energi yang besar dan
harga yang masih cukup tinggi. Kedua Fuel Cell masih memiliki efisiensi energi
yang masih lebih rendah dibandingkan lithium-ion battery namun Fuel Cell masih
memiliki efisiensi energi yang lebih baik daripada internal combustion engine.
Ketiga harga Fuel Cell yang masih mahal, khususnya di bagian komponen support
catalyst yang ada, dimana umumnya menggunakan platinum yang notabene adalah
logam mulia dan memiliki harga yang cukup mahal.
Indonesia merupakan negara agraris, yaitu negara yang sebagian besar para
pekerja nya memiliki pekerjaan sebagai petani dan letak geografis negara Indonesia
sangat menguntungkan untuk pekerjaan sebagai petani, dikarenakan kondisi
geografisnya terletak di daerah garis khatulistiwa sehingga memungkinkan musim
yang terjadi di Indonesia memiliki panas sepanjang tahunnya, sehingga para petani
sangat minim terjadinya gangguan dan dapat dilakukan sepanjang tahunnya. Salah
satu kegiatan yang dilakukan para petani sepanjang tahunnya adalah usaha tani
dalam sektor pangan, yaitu padi. Setiap tahunnya para tani dapat menghasilkan tiga
kali untuk memenuhi sektor pangan negara Indonesia. Namun ternyata, padi tidak
hanya dimanfaatkan saja dalam sektor pangan, melainkan dapat memenuhi di sektor
yang lainnya seperti sosial, budaya, politik, ekonomi. Dari segi sosial dan ekonomi
sebagian besar masyarakat Indonesia bergantung pada pekerjaan usaha tani padi,
secara tidak langsung dapat meningkatkan pendapatan dan peningkatan daya serap
kerja untuk ekonomi negara Indonesia. Dikarenakan persentase masyarakat
Indonesia lebih dari 40 persen bergantung pada usaha tani dan lebih dari 60 persen
masyarakat Indonesia menggantungkan bahan pangan pokoknya pada hasil usaha
tani yaitu padi. Dengan adanya kondisi seperti itu, memungkinkan hasil panen padi
yang dihasilkan dari usaha tani akan meningkat setiap tahunnya. Berdasarkan data
BPS Nasional, setiap tahun rata rata peningkatan produksi padi sebesar 5 persen.
Tahun 2015 produksi padi nasional mencapai 75 juta ton meningkat 5.47 persen dari
tahun 2014 yang mencapai 70.9 juta ton. Diperkirakan produksi padi terus
meningkat dengan adanya berbagai program pemerintah untuk mewujudkan
swasembada pangan melalui program Upsus Pajale (Upaya Khusus Swasembada
Padi Jagung dan Kedelai sebagai Tanaman Pangan) yang dicanangkan akhir tahun
2015 hingga akhir tahun 2017. Melalui program tersebut produksi padi setiap
tahunnya akan meningkat 7 sampai 12 persen dan berdampak pada peningkatan
limbah jerami padi sekitar 10 persen. Dari total produksi padi yang sangat besar,
5
menghasilkan limbah samping yang berupa jerami padi, sekam, dan dedak. Di
Indonesia diperkirakan jumlah jerami padi setiap tahunnya rata-rata sebesar 20 juta
ton per tahun, hal tersebut diperkuat oleh data data luas area tanam padi Indonesia
tahun 2014 sebesar 74.5 juta hektar dan tahun 2015 sebesar 81.1 juta hektar dengan
jumlah produksi per hektar sebesar 12 sampai 15 ton per hektar dalam sekali tanam,
bergantung varietas dan lokasi tanamnya. Di sisi lain, terdapat beberapa kendala
yang sering dijumpai pada pemanfaatan limbah jerami padi yang jumlahnya secara
kuantitas sangat banyak dan tersebar di berbagai daerah. Kemudian limbah jerami
padi umumnya belum dimanfaatkan secara optimal, selama ini
petani hanya membakar limbah jerami padi di persawahan, Dengan adanya
pembakaran jerami di area persawahan, menyebabkan meningkatnya tingkat
pencemaran udara dan pencemaran tanah. Selain itu, juga penyebab terjadinya
berbagai macam penyakit seperti ISPA (infeksi saluran pernafasan) serta kanker
akibat dari pembakaran jerami padi yang tidak sempurna. Maka dari itu untuk
meminimalisir kendala dalam pemanfaatan limbah padi, diperlukan strategi untuk
melalui inovasi teknologi untuk meningkatkan daya guna jerami padi serta nilai
jualnya, hal tersebut sesuai dengan prinsip manajemen lingkungan yang dikenal
dengan prinsip 3R (reduce, reuse, and recycle) dan berbasis zero waste. Di
Indonesia banyak sekali pemanfaatan limbah jerami pada bidang pertanian dan
peternakan. Namun, selain bidang - bidang tersebut, limbah jerami juga dapat
dimanfaatkan di sektor energi terutama pada bagian energi terbarukan ( renewable
energy ).
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana CNTs ( Carbon Nano Tubes ) dapat menurunkan biaya dalam
memproduksi Sel Bahan Bakar ( Fuel Cell ) serta dapat meminimalisir
penggunaan Platinum ( Pt ) sebagai Katalis ?
2. Bagaimana cara memproduksi CNTs ( Carbon Nano Tubes ) yang lebih efisien
dengan cara memanfaatkan limbah jerami serta dapat menekan harga produksi
CNT
6
1.3 Tujuan
Tujuan dari adanya kegiatan PKM PI yang dilaksanakan, guna memberikan
pengetahuan dalam meminimalisir penggunaan Platinum sebagai Katalis pada Sel
Bahan Bakar ( Fuel Cell ) serta penerapan pada pemanfaatan limbah jerami di sektor
energi
1.4 Luaran yang Diharapkan
Luaran yang diharapkan dari kegiatan ini adalah :
1. Publikasi ilmiah dalam penggunaan CNTs sebagai pendukung dari Platinum
sebagai Katalis pada Sel Bahan Bakar dan pemanfaatan limbah jerami di sektor
energi
2. Dapat dijadikan salah satu konsiderasi / pertimbangan perusahaan dalam
pemanfaatan CNTs sebagai pendukung katalis pada Sel Bahan Bakar
1.5 Manfaat
Manfaat dari kegiatan ini adalah :
1. Ide Sel Bahan Bakar yang dibawakan dapat membantu perusahaan yang
membutuhkan ide guna menurunkan harga Sel Bahan Bakar yang lebih
ekonomis
2. Pengolahan limbah jerami dapat mengedukasi para usaha tani, agar tidak
ditimbun dan dibakar begitu saja, namun bisa dimanfaatkan sebagai bahan untuk
produksi CNTs
7
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian, Mekanisme, dan Komponen dari Fuel Cell
2.1.1 Pengertian Fuel Cell
Fuel Cell merupakan suatu sel elektrokimia yang mengubah energi kimia dari
suatu bahan bakar (dalam hal ini hidrogen) dan agen oksidator (umumnya oksigen)
menjadi listrik melalui reaksi reduksi-oksidasi. Fuel Cell berbeda dengan baterai
pada umumnya, dimana Fuel Cell memerlukan supply oksigen dan bahan bakar
yang berupa hidrogen secara konstan. Sedangkan, baterai konvensional
mendapatkan energi dari logam dan ion oksidanya. Fuel Cell umumnya digunakan
sebagai tenaga cadangan pada industri komersial maupun pada bangunan dengan
akses listrik yang terbatas. Kelebihan dari Fuel Cell ini sendiri adalah ia memiliki
densitas energi yang tinggi serta menghasilkan emisi yang rendah.
2.1.2 Komponen dan Mekanisme Fuel Cell
Gambar 2.1.2 Rincian komponen dari Fuel Cell
Fuel Cell terdiri dari beberapa komponen, pertama ialah katalis anoda dan
katoda, yang berfungsi untuk memindahkan proton yang berasal dari hidorgen di
gas diffusion layer, dari katalis anoda menuju proton exchange member, dimana di
anoda terjadi proses oksidasi, dengan reaksi H → 2H + 2e . Sehingga, elektron
terlepas dan elektron berpindah dari anoda menuju katoda. proses perpindahan
elektron ini lah yang menghasilkan arus listrik yang kemudian dapat digunakan
untuk berbagai keperluan. sedangkan atom H+ yang teroksidasi akan berpindah
melalui Proton Exchange Member (PEM) menuju air flow. di air flow sendiri ion
hidrogen akan bertemu kembali dengan elektron yang bergerak menuju katoda serta
ditambah udara yang masuk, sehingga menghasilkan gas buang yang berupa H20
yang tidak berbahaya bagi lingkungan.
2
+
-
2.2 Pengaruh Carbon Nano Tubes (CNT) sebagai Pendukung Katalis Platinum
Umumnya, Fuel Cell menggunakan Platinum sebagai katalis karena memiliki
efisiensi yang baik serta bersifat inert, sehingga tidak mengganggu proses reaksi
reduksi-oksidasi yang terjadi. Namun, seperti yang kita ketahui logam Platinum
memiliki harga yang cukup mahal, sehingga meningkatkan biaya pembuatan Fuel Cell
8
secara signifikan. Maka dari itu, diperlukan suatu cara untuk mengurangi pemakaian
Platinum sebagai bahan baku tunggal dari katalis namun tanpa mengurangi performa
dari Fuel Cell itu sendiri. penggunaan support catalyst sendiri dapat mengurangi
penggunaan platinum sebagai bahan baku tunggal katalis dan dalam beberapa kasus
dapat meningkatkan efisiensi dari katalis itu sendiri. support catalyst yang umum
digunakan adalah carbon yang bisa berasal dari berbagai bentuk seperti graphene dan
carbon nanotubes. Platinum yang dibentuk menjadi lembaran tipis dan
dipadukan dengan support catalyst Graphene Nanosheet memiliki peningkatan
efektifitas, serta peningkatan performa dan ketahanan dari katalis itu sendiri. sedangkan
Carbon Nanotubes (CNT) sebagai support catalyst dapat meningkatkan keefektifitasan
dari katalis itu sendiri.
Namun, dalam PKM ini akan lebih difokuskan pada penggunaan CNT sebagai
support catalyst dari Pt. dengan penggunaan CNT sebagai support catalyst dari katalis
Platinum, dapat mengurangi penggunaan Platinum pada katalis hingga 52%, dari
awalnya 0.125 mg Pt/m2 menjadi 0.06 mg Pt/m2, tanpa mengurangi performa total.
bahkan, terjadi peningkatan performa dan densitas energi pada saat ditambahkan multiwall carbon nanotubes maupun single wall-carbon nanotubes, dibandingkan dengan
katalis yang tidak diberikan penambahan carbon nanotubes sebagai support katalis.
Namun, support catalyst CNT memiliki kelemahan yakni pada arus listrik yang rendah,
densitas energi dari katalis Pt yang diberikan support catalyst CNT cenderung rendah,
sehingga Fuel Cell yang diberikan support catalyst CNT lebih cocok digunakan pada
aplikasi yang membutuhkan Daya / arus listrik yang tinggi.
Gambar 2.2 Grafik hubungan antara densitas arus dengan densiatas daya
Dari grafik diatas, dapat diamati katalis Pt/MWCNT 12 mg / cm2 memiliki densitas
daya paling tinggi pada arus yang tinggi, sedangkan katalis Pt/Carbon black paling baik
digunakan pada densitas arus yang rendah
2.3 Pembuatan Kamper dari Pinus merkusii
9
Getah pinus merupakan salah satu Hasil Hutan Bukan Kayu (HHBK) yang
sering dimanfaatkan oleh industri kertas, logam, keramik, plastik, dan masih banyak
lagi. Getah Pinus bisa diperoleh dari penyadapan dengan sistem koakan. Untuk
melakukan penyadapan diperlukan alat-alat sebagai berikut: kadukul, pita meteran,
talang sadap, tempat penampungan, tally sheet, parang, paku dan palu. Pertamatama batang pohon dibersihkan kulitnya setebal 3 mm tanpa melukai kulitnya.
Kemudian dibuat koakan dengan kadukul hingga koakan berukuran 10 x 10 cm
serta kedalaman 2 cm. Setelah itu getah akan keluar dari koakan sehingga perlu
ditampung menggunakan tempurung.
Warna dari getah pinus bervariasi dari putih, bening hingga kecoklatan. Warna
putih mengindikasikan getah pinus dengan kualitas bagus. Sementara warna coklat
disebabkan oleh banyak kotoran yang dikandung dalam getahnya. Getah pinus bisa
diolah menjadi gondorukem dan terpentin. Tetapi untuk membuat kamper, maka
kita membutuhkan terpentin saja. Terpentin bisa diperoleh dengan cara distilasi.
Getah pinus yang kita peroleh dari Tusam kita masukkan dalam sebuah tangki
kemudian diencerkan. Tangki harus dalam keadaan tertutup dan disambung dengan
sebuah pipa kecil. Setelah itu tangki dipanaskan sampai dengan getahnya menguap
sehingga uap tersebut bisa ditangkap dan disalurkan oleh pipa yang disambung pada
tangki. Uap ini kita dinginkan sehingga kita memperoleh minyak terpentin.
Terpentin kemudian didistilasi kembali, sehingga menjadi bentuk yield pinene.
Bentuk ini kemudian dikeringkan dan dialiri gas asam klorida sehingga terbentuk
kamper sintetis. Kamper ini sudah dalam bentuk solid. Untuk menghilangkan kadar
HCl dalam kamper, kamper harus direaksikan dengan fenol, kresol, anilin dan
alkali. Kamper aman digunakan setelah bebas dari asam klorida.
2.4 Pembuatan CNT berbasis Jerami dengan Perlakuan Hidrotermal
Sebelum dilakukan perlakuan Hidrotermal, jerami harus dibersihkan
sepenuhnya dengan air panas dalam beberapa waktu kemudian dikeringkan semalaman
dengan suhu 80 C. kemudian jerami digiling, diayak dalam skala 0.4 sampai 0.8 mm.
Kemudian jerami dimasukkan NaOH dengan komposisi 1 : 1 rasio massa dalam 1 L air
sulingan untuk menghilangkan silica, lignin, hemicellulose, dan zat pectin lainnya.
Setelah itu, campuran diaduk dan dipanaskan pada suhu 100 C untuk 120 menit
kemudian diamkan selama semalaman. Setelahnya, jerami yang sudah dicampur NaOH
disaring, dibersihkan dengan air panas dan dikeringkan selama semalaman dalam suhu
80 C. kemudian, jerami yang telah diolah sebelumnya oleh alkali dilakukan refluks
dengan ketentuan 2 gr jerami yang telah diolah dimasukkan ke dalam 250 mL botol
yang berisikan 100 mL dari asam H2SO4 dan dipanaskan pada suhu 100 C untuk 2 jam
diaduk secara terus menerus. Setelah itu, jerami disaring dan dibersihkan dengan air
panas sampa warna coklat pada lignin menghilang. Setelah semalaman dikeringkan
pada suhu 100 C, serbuk halus jerami didapatkan dan dinotasikan sebagai RS-H.
Persiapan hasil substrat dilakukan terlebih dahulu perlakuan Hidrotermal pada
jerami yang sudah didapatkan sebelumnya yaitu dalam bentuk bubuk halus. Produk ini
dinamakan sebagai hydrochar yang permukaannya memiliki gugus oksigen polar
seperti Karboksil, Hidroksil, atau Kuinon yang membuat permukaan sangat reaktif
untuk proses kimia lebih lanjut. Secara khusus, RS-H ditambahkan ke larutan yang
mengandung 2 wt % Ferrocene yang larut di dalam Ethanol. Kemudian, campuran itu
disonikasi dalam 90 menit dan setelahnya diubah menjadi 25 mL tabung autoklaf
berlapis teflon di dalam sebuah reaktor stainless steel setelah itu dipanaskan dalam
10
sebuah peredam listrik pada 250 C dalam 2 jam. Sehingga serbuk kuning pucat dari
perlakuan awal pada jerami didapatkan dan dinotasikan sebagai RS-H/Fe
Berkisar 2% berat dari campuran larutan yang mengandung ferrocene dan nikel
nitrat (Ni(NO3)2.6H2O) ditambahkan ke jerami yang telah diolah sebelumnya dalam
sebuah labu tertutup, dipanaskan pada suhu 100 C dalam kondisi diaduk dalam 2 jam
kemudian diikuti dengan filtrasi, pembersihan, dan pengeringan. Hasilnya berupa
material padat yang akan dilakukan proses Hidrotermal dalam air penyulingan pada
suhu 250 C dalam 2 jam. Kemudian, hasil sampel dipisahkan dari air dan dikeringkan
semalaman pada suhu 80 C. Akhirnya, hasil sampel dapat dinotasikan sebagai ( RSH/Fe-Ni ) yang akan dilakukan proses selanjutnya pada Chemical Vapor Deposition (
CVD )
2.5 CVD Proses Pembuatan CNT
Unit CVD yang terdiri dari dua ruang terpisah, dipasang di atas meja yang
digunakan. Tabung stainless steel (diameter = 32 mm dan panjang = 80 mm)
ditempatkan secara horizontal di seluruh dua tungku listrik. Kamper dimasukkan
ke dalam alumina boat dan dipindahkan ke tungku pertama sedangkan substrat
yang dihasilkan dengan katalis (RS-H / Fe – Ni) dimasukkan ke dalam alumina boat
kemudian dipindahkan ke tungku ke-2. Temperatur disesuaikan dari suhu kamar
hingga 800 ° C dengan laju pemanasan (10 ° C/menit). Ketika temperatur tungku
ke-2 mencapai 800 ° C dan disimpan selama 2 jam, kemudian kamper yang terletak
di tungku pertama dipanaskan hingga 250 ° C untuk mendapatkan sumber karbon
dalam fasa gas yang kemudian melewati tungku kedua yang dilakukan oleh aliran
gas Nitrogen pada suhu 800 ° C selama 1 jam tambahan untuk mendapatkan CNT
yang terdeposisi pada RS-H / Fe atau RS-H / Fe – Ni yang terkarbonisasi. Akhirnya,
dua tungku dimatikan dan sampel karbon yang dihasilkan dikumpulkan dan
dilambangkan masing-masing sebagai CNTs-Fe dan CNTs-Fe-Ni.
11
BAB 3
METODE PELAKSANAAN
3.1 Pembuatan Kamper dari Getah Pinus merkusii
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Pelaksanaan
Berikut adalah penjelasan dari metode pelaksanaan
1. Persiapan dan perancangan konsep
Pada tahap pertama, dilakukan konsiderasi terhadap kebutuhan mitra
perusahaan PT. Mobil Anak Bangsa yang memiliki kompetensi di bidang renewable
energy yaitu Fuel Cell dari beberapa pertimbangan yang disajikan, kami menemukan
bahwa dalam prosesi pembuatan Fuel Cell membutuhkan biaya yang tidak sedikit /
biaya yang diperlukan cukup mahal, dikarenakan salah satu komponen pada Fuel Cell
yaitu katalis menggunakan logam yang cukup mahal yaitu Platinum. Oleh karena itu,
kami menawarkan Carbon Nano Tubes sebagai alternatif terhadap penggunaan
Platinum sebagai katalis, dikarenakan penggunaan Carbon Nano Tubes dapat
meminimalisir penggunaan Platinum dan dapat menghasilkan kinerja pada Fuel Cell
yang lebih baik
2. Perancangan prototipe
Pada tahap berikutnya, dilakukan ideasi perancangan prototipe berupa Fuel Cell
yang dimaksudkan untuk dapat mengatasi permasalahan mitra perusahaan PT. Mobil
Anak Bangsa dalam meminimalisir penggunaan Platinum sebagai katalis. Setelah
dilakukan perancangan prototipe Fuel Cell, katalis Platinum pada Fuel Cell akan
disisipkan dengan Carbon Nano Tubes sebagai pendukung katalis pada Fuel Cell
12
3. Uji coba
Setelah sudah dibentuk purwarupa, fuell cell berbasis Carbon Nano Tubes akan
diuji langsung oleh mitra, apakah alat ini bisa mengurangi biaya produksi fuel cell dan
bisa bekerja secara optimal.
4. Evaluasi
Setelah diuji, mitra akan memberikan evaluasi dan masukan yang akan
dijadikan bahan untuk kembali merancang fuel cell berbasis Carbon Nano Tubes yang
baru.
3.2. Desain Teknologi Fuel Cell berbasis CNT
Fuel Cell merupakan suatu sel elektrokimia yang mengubah bahan bakar yang
umumnya berupa hidrogen dan dicampur dengan oksigen menjadi listrik dan
melalui reaksi oksidasi-reduksi. Sel bahan bakar bekerja dengan menggunakan
katalis untuk mengoksidasi hidrogen di anoda, mengubahnya menjadi proton
bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif. Elektron bergerak melalui kawat
menghasilkan arus listrik untuk menghidupkan Sel Bahan Bakar sementara proton
berjalan melalui membran permeabel ke katoda. Di katoda, proton bergabung
kembali dengan elektron dan bereaksi dengan oksigen untuk membentuk air yang
akhirnya dikeluarkan dari sistem. Sel Bahan Bakar menggunakan katalis yang
dipakai berupa Carbon Nano Tubes yang berguna untuk meminimalisir
penggunaan Platinum sebagai katalis dikarenakan biayanya sangat mahal.
3.3. Diagram Alir Mekanisme Fuel Cell
Gambar 3.3 Proses Mekanisme di Fuel Cell
13
BAB 4
BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN
4.1. Anggaran Biaya
No
1
2
3
4
Jenis Pengeluaran
Peralatan penunjang
Bahan habis pakai
Perjalanan
Lain-lain :
Jumlah
Biaya (Rp)
3.000.000
5.500.000
1.000.000
1.000.000
10.500.000
4.2. Jadwal Kegiatan
Tabel 1. Jadwal Kegiatan
April Mei Juni Juli Agustus
Membuat Carbon Nano Tubes
Implementasikan Carbon Nano Tubes
ke Fuel Cell sebagai katalisator
Uji Coba Prototipe Fuel Cell berbasis CNT
Peluncuran Fuel Cell
Promosi dan publikasi
Market deployment
Evaluasi dan pengembangan lanjut
Penyerahan Laporan
14
DAFTAR PUSTAKA
[1] H. Chu, L. Wei, R. Cui, J. Wang and Y. Li, Carbon nanotubes combined with inorganic
nanomaterials: preparations and applications, Coord. Chem. Rev., 2010, 254, 1117–
1134
[2] H. Essawy, N. Fathy, M. Tawfik, S. El-Sabbagh, N. Ismail and H. Youssef, Fabrication
of Single-Walled Carbon Nanotubes from Vulcanized Scrap Rubber via Thermal
Chemical Vapor Deposition, RCS Adv., 2017, 7, 12938–12944
[3] P. Lu and Y.-L. Hsieh, Highly pure amorphous silica nano-disks from rice straw,
Powder Technol., 2012, 225, 149–155
[4] Chong Luo, Hui Xie, Qin Wang, Geng Luo, Chao Liu, "A Review of the Application
and Performance of Carbon Nanotubes in Fuel Cells", Journal of Nanomaterials, vol.
2015, Article ID 560392, 10 pages, 2015. https://doi.org/10.1155/2015/560392
[5] Sukadaryati, S., 2014. PEMANENAN GETAH PINUS MENGGUNAKAN TIGA
CARA PENYADAPAN. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 32(1), pp.62-70.
[6] Journal of the Franklin Institute, 1920. Production of synthetic camphor in the United
States. 190(1), p.152.
15
LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Ketua Kelompok dan Anggota Kelompok
1. Biodata Ketua
A. Identitas Diri
Alifian Atras Timur
1. Nama Lengkap (dengan gelar)
2. Jenis Kelamin
Laki-Laki
3. Program Studi
Teknik Metalurgi dan Material
4. NPM
1906356582
5. Tempat dan Tanggal Lahir
Surabaya, 9 September 1999
6. Email
alifian.timur@gmail.com
7. Nomor Telepon/HP
085784103879
B. Riwayat Pendidikan
Nama Institusi
Jurusan
Tahun Masuk-Lulus
SD
SD Al Hikmah
Surabaya
SMP
SMP Al Hikmah
Surabaya
2006-2012
2012-2015
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No.
Nama Pertemuan Ilmiah /
Judul Artikel Ilmiah
Seminar
SMA
MAN 2
Kota
Malang
IPA
2015-2018
Waktu dan
Tempat
1.
D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi,
atau institusi lainnya)
No.
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi
Tahun
Penghargaan
1
2
16
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat
dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai
ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian
biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan
dalam pengajuan Hibah PKM Teknologi
Depok, 13 Maret 2021
Pengusul,
Alifian Atras Timur
NPM. 1906356582
17
Biodata Anggota Kelompok
2.1 Biodata Anggota Kelompok Ke-1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
A. Identitas Diri
Nama Lengkap (dengan gelar)
Jenis Kelamin
Program Studi
NPM
Tempat dan Tanggal Lahir
Email
Nomor Telepon/HP
Arie Taruna Mukti
Laki-laki
Teknik Metalurgi dan Material
1906301394
Bekasi, 01 Januari 2001
Arietarunation01@gmail.com
08818298225
B. Riwayat Pendidikan
Nama Institusi
Jurusan
Tahun Masuk-Lulus
SD
SDN Aren Jaya
XIV
2006-2013
SMP
SMPN 11
Kota
Bekasi
2013-2016
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No.
Nama Pertemuan Ilmiah /
Judul Artikel Ilmiah
Seminar
SMA
SMAN 2
Kota
Bekasi
IPA
2016-2019
Waktu dan
Tempat
1.
D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi,
atau institusi lainnya)
No.
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi
Tahun
Penghargaan
1.
Essay Competition Scientific Day
IPTEK IMMt
Juara 1
2020
18
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat
dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai
ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian
biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan
dalam pengajuan Hibah PKM Teknologi.
Depok, 13 Maret 2021
Pengusul,
Arie Taruna Mukti
NPM. 1906301394
19
2.1 Biodata Anggota Kelompok Ke-2
A. Identitas Diri
1. Nama Lengkap (dengan gelar)
2. Jenis Kelamin
3. Program Studi
4. NPM
5. Tempat dan Tanggal Lahir
6. Email
7. Nomor Telepon/HP
Han Hisyam Pratama
Laki-laki
Teknik Metalurgi dan Material
1906382851
Oslo, 16 Juli 2001
hanhisyampratama@gmail.com
081380666014
B. Riwayat Pendidikan
SMP
Sekolah
Indonesia Den
Haag
2013-2016
SMA
SMAN 1
Kota
Bogor
IPA
2016-2019
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No.
Nama Pertemuan Ilmiah /
Judul Artikel Ilmiah
Seminar
Waktu dan
Tempat
Nama Institusi
Jurusan
Tahun Masuk-Lulus
SD
SDIT Insantama
2006-2013
1.
D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi,
atau institusi lainnya)
No.
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi
Tahun
Penghargaan
1.
20
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat
dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai
ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian
biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan
dalam pengajuan Hibah PKM Teknologi
Depok, 13 Maret 2021
Pengusul,
Han Hisyam Pratama
NPM. 1906382851
21
2.3 Biodata Anggota Kelompok Ke-3
Biodata Anggota
A. Identitas Diri
1. Nama Lengkap (dengan gelar)
2. Jenis Kelamin
3. Program Studi
4. NPM
5. Tempat dan Tanggal Lahir
6. Email
7. Nomor Telepon/HP
Muhammad Nur Fakhriy Yahya
Laki-laki
Teknik Metalurgi dan Material
1906382826
Bekasi, 29 April 2001
Muhammad123yahya@gmail.com
081296246616
B. Riwayat Pendidikan
Nama Institusi
Jurusan
Tahun Masuk-Lulus
SD
SDIT Thariq
Bin Ziyad
2006-2013
SMP
SMPIT Thariq
Bin Ziyad
2013-2016
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No.
Nama Pertemuan Ilmiah /
Judul Artikel Ilmiah
Seminar
SMA
SMAIT Thariq
Bin Ziyad
IPA
2016-2019
Waktu dan
Tempat
1.
D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, asosiasi,
atau institusi lainnya)
No.
Jenis Penghargaan
Institusi Pemberi
Tahun
Penghargaan
1.
22
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat
dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai
ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian
biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan
dalam pengajuan Hibah PKM Teknologi.
Depok, 13 Maret 2021
Pengusul,
Muhammad Nur Fakhriy Yahya
NPM. 1906383826
23
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
2.1. Peralatan Penunjang
Material
PeminjamanAlat
Distilasi
Sederhana
Peminjaman
Chemical Vapor
Deposition
Justifikasi
Pemakaian
(Rp)
Kuantitas
1.000.000
1
2.000.000
1
Harga Satuan
(Rp)
Keterangan
Untuk Produksi
Turpentine dan
1.000.000
Pengolahan
Jerami
Untuk proses
pembuatan
2.000.000
Nanotubes dari
kamper dan RSH/Fe-Ni
SUB TOTAL (Rp) 3.000.000
2.2. Bahan Habis Pakai
Material
Listrik
Bahan Kimia
(NaOH, H2SO4,
KCl, Ethanol )
Justifikasi
Pemakaian (Rp)
Kuantitas
1.500.000
10
4.000.000
8L
Harga Satuan
(Rp)
Keterangan
Daya Proses
Pembuatan CNT
Prosesi senyawa
500.000
kimia untuk
pembuatan CNT
SUB TOTAL (Rp) 5.500.000
150.000
2.3. Transportasi dan Akomodasi
Material
Perjalanan ke
PT. Mobil Anak
Bangsa
Justifikasi
Perjalanan
(Rp)
Kuantitas
Harga Satuan
(Rp)
Keterangan
Survey
50.000
Permasalahan
pada Fuel Cell
SUB TOTAL (Rp) 1.000.000
1.000.000
20
Justifikasi
Pemakaian
(Rp)
Kuantitas
1.000.000
2
2.4. Lain-lain
Material
Publikasi &
Promosi
Harga Satuan
(Rp)
Keterangan
Poster dan
Brosur
SUBTOTAL (Rp) 1.000.000
GRAND TOTAL (Rp) 10.500.000
500.000
24
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas
No
Nama / NIM
Program
Studi
Bidang
Ilmu
Alokasi
Waktu
(Jam/Minggu)
1
Alifian Atras Timur
Teknik
Metalurgi
dan Material
2
Arie Taruna M/
1906301394
Teknik
Metalurgi
dan Material
Sains
9
3
Han Hisyam Pratama/
1906382851
Teknik
Metalurgi
dan Material
Sains
9
4
Muhammad Nur
Fakhriy
Yahya/1906382826
Teknik
Metalurgi
dan Material
Sains
9
Sains
9
Uraian Tugas
Project leader,
komunikasi dengan
mitra pembuat
kuesioner,
konsultasi dengan
praktisi PT Anak
Bangsa
PJ Pembuatan
Carbon Nano
Tubes sub bagian
Pengolahan Jerami
PJ Pembuatan
Carbon Nano
Tubes sub bagian
Pengolahan
Kamper
PJ Pengolahan hasil
substrat dari Jerami
dengan Kamper
menjadi CNT
25
Lampiran 4. Surat Pernyataan Kesediaan Mitra
SURAT PERNYATAAN KETUA PENELITI/PELAKSANA
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Alifian Atras Timur
NIM
: 1906356582
Program Studi : Teknik Metalurgi dan Material
Fakultas
: Teknik
Dengan ini menyatakan bahwa usulan PKM-PI saya dengan judul :
“Pembuatan Carbon Nanotubes menggunakan Pinus merkusii yang Diproses Secara
Chemical Vapor Deposition Melalui Karbonisasi dari Perlakuan Hidrotermal Jerami
Sebagai Support Catalyst Platinum Pada Fuel Cell”
yang diusulkan untuk tahun anggaran 2021 bersifat original dan belum pernah dibiayai
oleh lembaga atau sumber dana lain.
Bilamana di kemudian hari ditemukan ketidaksesuaian dengan pernyataan ini,
maka saya bersedia dituntut dan diproses sesuai dengan ketentuan yang berlaku dan
mengembalikan seluruh biaya penelitian yang sudah diterima ke kas negara.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sesungguhnya dan dengan sebenarbenarnya.
Mengetahui,
Direktur Bidang Kemahasiswaan
Universitas
Depok, 13 Maret 2021
Yang menyatakan,
Indonesia
Arman Nefi, S.H., M.M..
NUP. 19701025199802 1 001
Alifian Atras Timur
NPM. 1906356582
26
Lampiran 5. Surat Pernyataan Kesediaan Mitra
SURAT PERNYATAAN KESEDIAAN KERJASAMA DARI MITRA
USAHA DALAM PELAKSANAAN PROGRAM KREATIVITAS
MAHASISWA
Yang bertandatangan di bawah ini,
Nama
Jabatan
: Stephen Sulistyo
: Co- Founder PT MAB
Dengan ini menyatakan Bersedia untuk Bekerjasama dengan Pelaksanaan Kegiatan
Program Kreativitas Mahasiswa - Penerapan Teknologi
Nama Ketua Tim Pengusul
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Nama Dosen Pembimbing
Perguruan Tinggi
: Alifian Atras Timur
: 1906356582
: Teknik Metalurgi dan Material
: Adam Febrianto Nugraha
: Universitas Indonesia
guna menerapkan dan/atau mengembangkan IPTEK pada tempat usaha kami.
Bersama ini pula kami nyatakan dengan sebenarnya bahwa di antara pihak Mitra
Usaha dan Pelaksana Kegiatan Program tidak terdapat ikatan kekeluargaan dan
ikatan usaha dalam wujud apapun juga,
Demikian Surat Pernyataan ini dibuat dengan penuh kesadaran dan tanggung jawab
tanpa ada unsur pemaksaan di dalam pembuatannya untuk dapat digunakan
sebagaimana mestinya.
Depok, 13 Maret 2021
Yang Menyatakan,
Stephen Yulistiyo
27
Lampiran 6. Gambaran Teknologi yang akan Diterapkembangkan
25
28
Lampiran 7. Denah Detail Lokasi Mitra Kerja
29