Abstrak—Membran  komposit  PVA/kitosan  untuk aplikasi  (DMFC)  dari  PVA  dan  kitosan  dengan  variasi komposisi (1:5; 2:4; 3:3; 4:2; 5:1) yang terikat silang asam sulfat telah disintesis. Komposisi PVA/kitosan terbaik dari uji  ketahanan  termal dan  uji  kuat  tarik  yaitu  3:3. Penambahan  kitosan  menyebabkan  tingginya  nilai  tensile strength,  namun  menurunkan  nilai  break  elongation. Penambahan  PVA  menyebabkan  suhu  onset  meningkat dan persen weight loss menurun. Penambahan variasi GO (0-2%)  bertujuanmengetahui  pengaruh  terhadap  water uptakedan methanol  uptake.  Persentase  water  uptake meningkat  seiring  bertambahnya  kadar  GO  dan persentase  methanol  uptake menurun  hingga  kadar  GO 1,5% dan meningkat pada kadar GO 2%.
Kata  Kunci—Membran,  Kitosan,  PVA,  Grafin  Oksida,  Asam Sulfat, DMFC,  Konduktivitas proton.

## I. PENDAHULUAN
Salah  satu  sumber  energi  menjanjikan  yang  dapat menjadi  solusi  untuk mengatasi  pencemaran  lingkungan  dan krisis energi di masa depan adalah sel bahan bakar ( fuel cell ). Terdapat berbagai macam sel bahan bakar. Salah satunya yaitu Direct  Methanol  Fuel  Cell (DMFC).  DMFC  merupakan  sel bahan  bakar  yang  menggunakan  sumber  energi berupa metanol. Keuntungan dari penggunaan DMFC  yaitu memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi daripada baterai Li-ion[1], rangkainya  cukup  sederhana,  penyimpanan  yang  mudah,suhu operasi  yang  relatif  rendah,  sumber  energi  dapat  diperbarui dan emisi yang dihasilkan  rendah [2]. Pada DMFC ini masih terdapat berbagai permasalahan, salah satunya pada  membran penukar  proton (PEM)  yang digunakan.  Selama  ini  membran yang  sudah  banyak digunakan  belum  memberikan  hasil  yang optimal  untuk  kinerja  DMFC.  Salah  satu membran  yang dikomersialkan yaitu membran Nafion.
Nafion umumnya digunakan karena stabilitas kimia, sifat mekanika dan elektrokimia yang sangat baik serta kelembaban rendah  (<30%)  [3].  Namun,  saat  ini  harga  Nafion  dipasaran masih  sangat  mahal,  sehingga  akan  menjadi  kendala jika dikembangkan  di  Indonesia.Selain  itu,  Nafion  memiliki konduktivitas  proton  tinggi  hanya  pada  suhu  kamar  (~0,1 S/cm), ketika suhu tinggi kemampuan konduktivitas protonnya menurun yang menyebabkan kinerja DMFC juga menurun [4], sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  membran  Nafionmurni tidak  cocok  digunakan  untuk  DMFC.  Oleh  karena  itu  pada
saat  ini  banyak  penelitian  yang  mengembangkan  bahan polimer yang  lebih  murah  dan  mudah  didapat untuk menggantikan fungsi dari Nafion.
Bahan - bahan polimer tersebut seperti Kitosan dan PVA. Kitosan merupakan polimer linear yang tidak beracun, mudah terurai  dan  polielektrolit  kationik  karena  memiliki  gugus aminayang  bermuatan  positif [5].Poli  (vinil)  alkohol  (PVA) adalah salah satu polimer penghambat metanol terbaik karena memiliki  selektivitas  yang  tinggi  terhadap  air  dan  metanol. PVA menunjukkan  nilai permeabilitas metanol dua kali lipat lebih rendah daripada membran Nafion. Selain itu, keuntungan dari  PVA  yaitu  biodegradable,  murah,  memiliki  kekuatan mekanik  dan  kimia  yang  sangat  tinggi  serta  stabilitas  termal yang baik.
Penelitian menggunakan bahan polimer PVA dan kitosan telah  banyak  dilakukan.  Membran  kitosan  yang  diikat  silang dengan  asam  sulfat  dibandingkan  dengan  Nafion  117  dalam kinerja  DMFC.  Nafion  117  menunjukkan  hambatan  proton lebih  tinggi  yaitu  284  s/cmdaripada  membran  kitosan  204 s/cm.  Fluks  proton  yang  melintasi  membran  kitosan  sebesar 2,73 mol/cm 2 s dan 1,12 mol/cm 2 suntuk Nafion [6]. Selain itu, untuk meningkatkan  konduktivitas  proton  sebuah  membran, beberapa  penelitian  menggunakan  bahan  anorganik  yang ditambahkan  ke dalam  sebuah  membran  untuk  meningkatkan sifat selektif terhadap proton.
Beberapapenelitian  menggunakan  bahan  anorganik seperti  SiO 2 ,  zeolit,  MMT  dan  polipirol [7].  Salah  satu penelitian  melaporkan  nilai  permeabilitas  metanol  menurun dari 1,95×10 -6 menjadi 1,26×10 -6 cm 2 /s ketika MMT 5% berat Namun, konduktivitas  proton  menurun  secara  linier  (0,096- 0,077  S/cm)  ketika  material  MMT  meningkat  dari  0  sampai 10%  berat  di  dalam  Nafion [8].Pada  penelitian  lain menyebutkan  bahwa  suatu  membran  yang  ditambahkan dengan  material  anorganik  menjadi  rapuh  dan  kurang konduktif,  hal  ini  dikarenakan  beban  yang  tinggi  dari  bahan anorganik  tersebut [9].  Semua penelitian  yang dikembangkan dilakukan untuk  mencapai  tujuan  yang  sama  yaitu menurunkan  permeabilitas  metanol.  Namun,  pendekatan tersebut  sering  secara  signifikan  mengurangi  konduktivitas proton.
Banyak  penelitian  berusaha menemukan  bahan-bahan baru  untuk  meningkatkankonduktivitas  proton.  Salah  satunya yaitu Grafin Oksida (GO). GO merupakan bahan organik yang banyak digunakan untuk beberapa aplikasi karena mempunyai sifat  termal  dan  mekanik  yang  luar  biasa.  Lembaran  grafin oksida  dapat  disebut  sebagai  bahan  ampifilik  dengan  daerah

## Pengaruh Komposisi Terhadap Perilaku Membran Komposit PVA/Kitosan/Grafin Oksida yang Terikat Silang Asam Sulfat
Selvy Malita Munarsetya Maksumdan Eko Santoso Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : eko.es39@gmail.com
hidrofilik  yang  mengandung  gugus,  hidroksil,  karboksilat, epoksida  dan  daerah  hidrofobik  yang  terdiri  dari  karbon sp 2 [10]. Banyakanya gugus fungsi pada permukaan GO dapat digunakan  sebagai  situs  penahan.  GO  merupakan  insulator elektronik  dengan  konduktivitas  diferensial.  Membran  yang digabungkan  dengan  GO  memberikan  nilai  konduktivitas proton yang tinggi, hal ini dikarenakan adanya ikatan hidrogen pada  GO.  Gugus  fungsi  seperti  asam  karboksilat  dan  ikatan hidrogen  antar  molekul  memberikan  tambahan  jalur  untuk memperbanyak proton [11].
Padapenelitian  ini  akan dibuat  membran  PVA/Kitosan yang  diikat  silang  dengan  asam  sulfat  dengan  menambahkan grafin  oksida  untuk  meningkatkan  konduktivitas proton. Grafin oksida  ditambahkan  kedalam membran dengan  variasi 0-2%  berat  membran.Penambahan  GO  dilakukan  dengan metode  pencampuran  dengan  mendispersikan GO  terlebih dahulu kedalam air.

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## 1) Sintesis Grafin Oksida
Grafit oksida  disintesis  dari  serbuk  grafit  sintetik. Sebanyak 2 g serbuk grafit, 2 g NaNO 3 dan 92 mL H 2 SO 4 18M dicampur dan  diaduk  di dalam  penangas es selama 60  menit. Kemudian, 6g KMnO 4 ditambahkan perlahan ke dalam larutan dan ditambahkan 92 mL aqua DM diikuti dengan pengadukan pada 35°C selama 1 hari untuk membentuk pasta kental. Yang terakhir, 280 mL aqua DM dan 20 mL H 2 O 2 (30%) dituangkan ke  dalam  campuran  secara  berurutan.  Larutan  ini  kemudian disaring  dan  hasil  penyaringan  dibilas  dengan  aqua  DM  dan 3%  larutan  HCl.  Hasil  penyaringan    kemudian  dicampur  dan dicuci  dengan  aqua  DM beberapa  kali.  Sampel  yang dihasilkan  kemudian  dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu 110°C selama  24  jam [12]. Grafit  oksida  yang  didapat dikarakterisasi  dengan  FTIR  untuk  menentukan  gugus  fungsi yang  terbentuk. Grafit  oksida  yang  berhasil  disintesis didispersikan  ke dalam aqua DM (0,1%) (m/v) menggunakan ultrasonic  bath dengan  daya  100  W  selama  6 jam  sampai seluruh  GO  terdispersi [9].Massa  GO  yang  digunakan  yaitu 0,5-2% berat membran.

## 2) Sintesis Membran PVA/kitosan
Membran komposit PVA/kitosandibuat dengan ketebalan 0,25  mm.  Serbuk  PVA  dan  kitosan  ditimbang  dengan perbandinganmassa PVA  :  kitosan  =  1:5.  2:4,  3:3  4:2,  5:1. PVA  dilarutkan  dalam  aqua  DM  (4%)  (m/v)  dan  kitosan dilarutkan  dalam  asam  asetat  2% pada  suhu  70 °C  diikuti pengadukan  sampai  larut.  Setelah  semua  larut,  keduanya dicampur,  diaduk  dan  dipanaskan  hingga homogen. Selanjutnya, larutan dituang ke dalam cetakan membran yang terbuat dari mika dengan ukuran 16 x 8 cm. Larutan membran komposit  dikeringkan  pada  suhu  ruang  sampai pelarutnya menguap dan membran terkelupasdari cetakan. Membran yang terbentuk  direndam  dalam  asam  sulfat  0,5M  selama  90 menitsebagai  proses  ikat  silang.Membran  yang  telah  terikat silang  dikarakterisasi  dengan  TGA  dan  alat  uji  tarik  untuk mengetahui ketahanan termal dan kuat tariknya.

## 3) Sintesis Membran PVA/kitosan/grafin oksida
Pelarutan PVA dan Kitosan dilakukan seperti pada  proses sintesis membran PVA/Kitosan. Massa PVA dan kitosan yang digunakan  sebesar  1,845  gram  dan  1,646  gram.  Dispersi GO dimasukkan  kedalam  larutan  PVA  dan  diaduk  selama  15 menit  pada  suhu  70°C,  selanjutnya  campuran  PVA/GO dituangkan  kedalam larutan kitosan dan diaduk  selama 3 jam pada suhu 70°C.
Larutan membran komposit PVA/Kitosan/GO  dituang  pada  cetakan  membran  dan dibiarkan  sampai  kering.  Selanjutnya  membran  diikat  silang dengan  asam  sulfat  dan  disiapkan  untuk  karakterisasi water uptake dan methanol uptake [13].

## 4) Karakterisasi Grafit Oksida menggunakan FTIR
Karakteriasi  gugus  fungsi  terhadap  grafit  dan  grafit oksida  dilakukan  menggunakan Fourier  Transform  Infra Red (FTIR). Analisis dilakukan pada panjang gelombang 500- 4500  cm -1 .  Terlebih  dahulu  serbuk  grafit  dipreparasi  dengan digerus dan ditambah dengan KBr kemudian dibentuk pelet.

## 5) Uji Ketahanan TermalMembran  dengan TGA
Dekomposis  termal  dari  membran  diuji  menggunakan alat Thermogravimetric  Analyzer (TGA)  (Mettler  Toledo) yang  dilengakapi  dengan  DSC.  Membran  yang  akan  diuji dipotong  dengan  massa  5-10  mg terlebih  dahulu.  Suhu maksimum  yang  digunakan  yaitu  250°C  dengan  kecepatan analisis  5°C/menit.  Alat  ini  menggunakan  Nitrogen  sebagai atmosfirnya.

## 6) Uji Tarik Membran PVA/kitosan
Stabilitas  mekanika membran  diukurmenggunakan Strograph VG 10-E. Membran yang akan diuji terlebih dahulu dipotong membentuk ukuran sesuai SNI. Ketebalan membran yaitu  0,3  mm.  Kecepatan  regangan  yang  digunakan  yaitu  10 mm/menit  dengan  kuat  tarik  100N.  Pengukuran  dilakukan pada suhu ruang.

## 7) Uji Water Uptake dan Methanol Uptake
Water  Uptake dan Methanol  Uptake dilakukan  dengan cara  mengukur  perbedaan  berat  membran  sebelum  dan sesudah direndam dalam air atau metanol. Berat kering (W dry ) diukur  dari  membran  yang  dikeringkan  selama  24  jam  pada suhu  ruang.  Berat  basah (W wet )  diukur  dari  membran  yang direndam pada air atau metanol 5M selama 24 jam.Persentase water  uptake dan methanol  uptake dapat  dihitung menggunakan persamaan 2.1.
% Water Uptake / Methanol Uptake = x100%(2.1)

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Sintesis Grafin Oksida
Grafit  oksida  disintesis  menggunakan  metode  Hummers dan  Offeman  [12].  Grafit  yang  akan  disintesis  merupakan grafit  sintetik.  Tahap  pertama  pada  proses  ini  yaitu mencampurkan 2 gram grafit dengan 2 gram NaNO 3 serta 92 mL H 2 SO 4 98% ke dalam penangas es dan diaduk  selama 60 menit.  Larutan  berwarna  hitam  keabu-abuan  dan  reaksi
berjalan eksotermis. Selanjutnya ditambahkan 6 gram KMnO 4 sedikit  demi  sedikit  dan  ditambahkan  92  mL  aqua  DM  dan diaduk pada suhu 35 o C selama 24 jam. Larutan berubah warna menjadi  hijau  keunguan  setelah  penambahan  zat  tersebut. Penambahan  KMnO 4 dilakukan  secara  bertahap  dan  juga ditambahkan aqua DM karena pada saat ditambahkan KMnO 4 reaksi  berjalan  eksotermis  hingga  mencapai  suhu  98 o C, sehingga  untuk  mencegah  suhu  naik  drastis  penambahan  zat ini  dilakukan  sedikit  demi  sedikit  dan  juga  ditambakan  aqua DM.  Pada  saat  pencampuran  terjadi  reaksi  antara  H 2 SO 4 dengan KMnO 4 yang ditunjukkan pada persamaan 3.1 dan 3.2.
KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → K + +MnO 3 + + H 3 O + + 3HSO 4 - (3.1) MnO 3 + +MnO 4 - → Mn 2 O 7 (3.2)
Selama pengadukan 24 jam terjadi perubahan warna yang awalnya  hijau  keunguan  menjadi  coklat  tua  dan  juga  larutan menjadi  lebih  kental. Selanjutnya  ditambahkan  280  mL  aqua DM  dan  20  mL  H 2 O 2 30%  ke  dalam  campuran  secara berurutan  lalu  diaduk  hingga  larutan  benar-benar  homogen, warna  larutan  menjadi  kuning  keemasan.  Setelah  homogen, larutan  disaring  menggunakan  kertas  saring  dan  residu  yang didapatdibilas  dengan  HCl  3% dan  aqua  DM  hingga  pH netral.Sampel  yang  dihasilkan  kemudian  dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 100°C selama 24 jam.
Penambahan  H 2 O 2 berfungsi  untuk  menghilangkan kotoran  yang  mungkin  menempel  pada  permukaan  karbon misalnya  pengotor  dari  sisa  oksidator  yang  digunakan.  Akan tetapi  kemampuan  H 2 O 2 dalam  menghilangkan  pengotor  di permukaan  karbon  cukup  terbatas,  zat  ini  tidak  mampu menghilangkan  ion-ion  logam  yang  mungkin  tertinggal, sehingga  biasannya  digunakan  juga  larutan  HCl  karena  HCl mampu  menghilangkan  pengotor  terutama pengotor  yang berasal  dari  ion  logam.  Selain  itu  HCl  dapat  dengan  mudah membentuk  garam yang tidak  berbahaya dengan ion-ion  lain. [14].
Karakterisasi  FTIR  digunakanuntuk  mengidentifikasi fitur  dari  grafit  oksida  yang  telah  disintesis.  Dengan  FTIR dapat diketahui perbedaan gugus fungsi antara kedua senyawa. Gambar  1. menunjukkan  spektra  FTIR  antara  grafit  dengan grafit oksida (GO).
Gambar 1. Spektra FTIR (a) grafit, (b) grafit oksida (Jiang dan Manthiram,  2013)  dan  (c)  grafit  oksida  penelitian ini
Gambar  1(c)  menunjukkan  spektra  grafit  oksida  yang berhasil  disintesis,  terdapat  puncak  serapan  karakteristik  dari gugus  hidroksil  (C-OH)  yang stretching pada  bilangan gelombang  3402  cm -1 ,  gugus  karbonil  (C=O)  vibrasi stretching pada  bilangan  gelombang  1724  cm -1 ,  gugus  (C-O) dari epoksi pada bilangan gelombang 1215 cm -1 , gugus (C=C) stretching pada bilangan gelombang 1640 cm -1 .
Hasil ini sesuai dengan karakterisasi yang telah dilakukan penelitian  sebelumnyayang  ditunjukkan  pada  Gambar  1(b) yaitu serapan gugus karboksilat/karbonil stretching pada 1740 cm -1 ,  C=C alifatik stretching pada  1620  cm -1 ,  dan  C-OH
stretching pada 3300 cm -1 (Jiang dan Manthiram (2013)).Sedangkan  spektra  pada  grafit yang  ditunjukkan Gambar  1.(a). hanya  muncul  puncak  tajam  pada  bilangan gelombang  1515 cm -1 yang  mengindikasikan  adanya  ikatan C=C aromatik.
Proses  sintesis dan  karakterisasi gugus fungsi  grafit oksida dengan  FTIR  telah  berhasil,  selanjutnya dilakukan  tahap berikutnya  yaitu  mendispersikan  GO  ke  dalam  aqua  DM. Proses  dispersi  ini  berfungsi  untuk  merubah  grafit  oksida menjadi grafin oksida [9]. Dengan adanya gugus oksigen yang hidrofilik,  GO  dapat  terkelupas  menjadi  nano  partikel  ketika didispersikan  kedalam  air  sehingga  membentuk  larutan yang homogen [15].

## B. Hasil Sintesis Membran PVA/kitosan
Karakterisasi membran komposit PVA/Kitosan dilakukan untuk  mengetahui  sifat  fisik  dari  membran  yang terbentuk.Karakterisasi  yang  dilakukan  yaitu  uji  kuat  tarik membran dan uji ketahanan termal.Uji termal digunakan untuk mengetahui  sifat  termal  dari  membran  komposit  dengan komposisi PVA/kitosan yang berbeda-beda.
Tabel 1. Hasil Persentase Weight Loss membran PVA/Kitosan Komposisi membran komposis PVA : kitosan
Weight loss total (%wt) 1 : 5 40,3753 2 : 4 39,978 3 : 3 38,7827 4 : 2 40,0803 5 : 1 36,7915
Ketahanan  termal  dari  masing-masing  membran  dapat dilihat  pada  suhu  onset  dan  persen weight  loss dari  hasil  uji menggunakan  TGA.  Tabel1  menyajikan  nilai  persen weight loss dan suhu onset untuk masing-masing komposisi membran (PVA:kitosan) yaitu 198,53°C(1:5), 199,10°C (2:4), 210,24°C (3:3),  214,69°C  (4:2),  229,84°C  (5:1).  Suhu  onset  tertinggi dan persen weight loss terkecil terjadi pada  membran dengan komposisi  PVA:Kitosan  =  5:1.  Hal  ini  dikarenakan  PVA murni  mempunyai  suhu  degradasi  gugus  samping  yaitu  250- 350°C  sedangkan  kitosan  murni  mempunyai  suhu  degradasi gugus samping yaitu 180-260°C [16].
Hasil  TGA  pada  Gambar  2 menunjukkan  penurunan persen massa  sampel  terhadap suhu.  Terjadi  dua  tahap dekomposisi  untuk  semua  komposisi  membran dari  grafik yang ditunjukkan Gambar 2. Tahap dekomposisi pertama pada membran komposit PVA/kitosan terjadi pada suhu sekitar 30- 170°C  yang  menindikasikan hilangnya  air  pada  membran
komposit,  tahap  dekomposisi  kedua  terjadi  pada  suhu  sekitar 200-250°C  yang  mengindikasikan  terdegradasinya  rantai samping dari membran komposit.
Gambar 2. Grafik TGA membran PVA/Kitosan perubahan persen massa terhadap suhu
Uji  tarik  pada  membran  digunakan  untuk  mengetahui elastisitas  dan  kemampuan  membran  menahan  beban  yang diberikan.Tabel2  menunjukkan  nilai break  elongation dan tensile  strength yang  didapat  setelah  dilakukan  uji  dari  tiap komposisi  membran. Break  elongation merupakan  regangan sampel  pada  saat  sampel  diberi  gaya  hingga  patah,  sehingga nilai break  elongation pada  membran  merupakan  regangan membran.  Persen break elongation meningkat seiring dengan meningkatnya  komposisi  PVA  dalam  membran. Break elongation tertinggi  ditunjukkan  pada  membran  dengan komposisi  PVA:kitosan (5:1)  yaitu 149,35%. Hal ini terlihat bahwa  komposisi  PVA  lebih  banyak  5  kali  dibandingkan dengan  kitosan.  Sehingga  disimpulkan  semakin  banyak komposisi  PVA dalam  membran  semakin  besar  persen break elongation .
Tabel 2. Hasil uji tarik membran PVA/Kitosan
Tensile  strength merupakan  tahanan  maksimum  yang dapat  ditahan  oleh  bahan  ketika  diberi  gaya  sebelum  bahan tersebut  patah.  Pada  Tabel  2 menunjukkan  nilai tensile strength terbesar  terletak  pada  membran  komposit  dengan komposisi 3:3. Hal ini terlihat bahwa komposisi PVA dengan kitosan  seimbang  sehingga  memungkinkan  tahanan  yang diberikan  cukup  besar  bila  dibandingkan  dengan  komposisi lainnya.  Selain  itu  kitosan  murni  mempunyai  ketahan mekanika  yang  baik  bila  dibandingkan  dengan  PVA.  Oleh karena  itu,  komposisi  kitosan  yang  lebih  banyak  pada membran  memberikan  nilai tensile  strength yang  lebih  besar
dibandingkan  membran  dengan  komposisi  PVA  yang  lebih banyak.
Kedua  uji  yang  telah  dilakukan  disimpulkanbahwa komposisi  membran  terbaik  dengan  pengikat  silang  asam sulfat  yang  diuji  berdasarkan  uji  tarik  dan  uji  termal  yaitu membran  dengan  komposisi  PVA/Kitosan  =  3:3.  Hal  ini dikarenakan  pada  hasil  uji  tarik  menujukkan  nilai tensile strength terbesar  pada  perbandingan  3:3,  selain  itu  uji  termal membran  dengan  komposisi  3:3  menujukkan  ketahan  termal yang  cukup  baik  yaitu  suhu  onset  210,24°C  dengan pengurangan massa 39%, meskipun pada komposisi ini bukan merupakan hasil terbaik pada uji termal.
Hal  ini  ditinjau  juga  dari  fungsi  membran  yang  dibuat. Membran yang dibuat pada penelitian ini yaitu membran yang diaplikasikan untuk DMFC. Pada DMFC diperlukan membran yang  mempunyai  keelastisan  tidak  terlalu  tinggi  namun mempunyai  tahanan  terhadap  gaya  yang  besar.  Hal  ini dikarenakan  membran fuel  cell harus  mampu  menahan perbedaan tekanan antara kedua larutan yang berada  di dalam rangkain  dan  juga  tidak  mudah  terdekomposisi  pada  suhu tinggi.

## C. Hasil Sintesis Membran PVA/kitosan/grafin oksida
Dilakukan uji water uptake dan methanol uptake terhadap membran  komposit  PVA/Kitosan/GO  untuk  mengetahui seberapa besar kemampuan membran dalam menyerap air dan metanol.  Membran  kering  ditimbang  dan  dinyatakan  sebagai berat  kering  (W dry )  selanjutnya  membran  direndam  dalam aqua DM dan metanol 5M pada kondisi ruang selama 24 jam. Setelah  24  jam  membran  dibersihkan  dengan  tisu  lalu ditimbang  dan  dinyatakan  sebagai  berat  basah  (W wet ). Kemudian  persen water  uptake / methanol  uptake dihitung menggunakan persamaan 2.1.
Tabel 3 Hasil uji water uptake dan methanol uptake
Tabel  3  Menunjukkan  nilai water  uptake dan methanol uptake masing-masing membran komposit dengan varisi 0-2% GO.  Proton  yang  melalui  sebuah  membran  diangkut  oleh molekul  air  diikuti  juga  lewatnya  metanol  selama pengoperasian.  Pada  tabel  tersebut  persen water  uptake meningkat dengan bertambah kadar GO dalam membran. Hal ini  dikarenakan  beberapa  kemungkinan,  kemungkinan  yang pertama yaitu terjadinya agregasi GO didalam membran, yang kedua yaitu karena GO, PVA dan kitosan sama-sama bersifat hidrofilik  maka  terjadi  interaksi  antara  gugus  –COOH  pada GO  dengan  gugus  –OH pada  PVA  dan  kitosan [12]. Bertambahnya water  uptake menunjukkan  terjadinya pelebaran  saluran  ion,  sehingga  membuka  jalan  untuk transportasi air dan methanol [9].
50 60 70 80 90 100 110 0 100 200 300 P er se n m as sa ( % ) Suhu (°C) P:K=1:5 P:K=2:4 P:K=3:3 P:K=4:2
P:K=5:1
Komposisi membran komposit PVA : kitosan Break elongation (%) Tensile Strength (Mpa) 1:5 2,95 26,1 2:4 24,25 27,5 3:3 43,45 27,8 4:2 67,83 26,1 5:1 149,35 22,3 Variasi GO dalam membran komposit (%) Water Uptake (%) Methanol Uptake (%) 0 67,68 71,74 0,5 82,44 69,67 1 92,37 65,55 1,5 96,47 63,37 2 104,38 64,86
Persen methanol  uptake berpengaruh  pada  kemampuan membran  menyerap  metanol,  sehingga  dapat  diprediksikan nilai  permeabilitas  metanol  suatu  membran.  Permeabilitas metanol  adalah  lewatnya  metanol  kedalam  suatu  membran. Semakin banyak metanol yang melalui membran menyebabkan  kinerja  DMFC  menurun,  hal  ini  dikarenakan metanol  berlebih  yang  menuju  katoda  dapat  membanjiri katoda  sehingga  merusak  rakitan  elektroda  [4]  dan menyebabkan  efisiensi  bahan  bakar  berkurang. Persen methanol  uptake yang  ditunjukkan  pada  Tabel  4.3  menurun dengan bertambahnya kadar GO. Meskipun nilainya menurun, nilai  persen methanol  uptake yang  dihasilkan  pada  variasi kadar  GO  seluruhnya  masih  diatas  50%,  nilai  ini  dianggap masih terlalu besar untuk kemampuan menyerap metanol.

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkam hasilpenelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat  disimpulkan bahwa  pengaruh  komposisi terhadap  perilaku  membran  komposit  PVA/Kitosan/GO  yang terikat silang asam sulfat sebagai berikut :
1. Pada  uji  mekanik,  penambahan  kitosan  di  dalam membran komposit meningkatkan tensile  strength , dan  penambahan  PVA  meningkatkan break elongation .
2. Penambahan PVA menyebabkan suhu dekomposisi / ketahanan termalmembran komposit meningkat.
3. Bertambahnya  Grafin  Oksida  dalam  variasi  0-2% dalam membran komposit PVA/Kitosan yang terikat silang  asam  sulfat  menyebabkan  nilai water  uptake meningkat.  Namun  menurunkan  nilai methanol uptake hingga penambahan 1,5%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  berterima  kasih  kepada  tim  penelitian membran elektrolit,  Laboratorium  Kimia  Material  dan  Energi  dan Jurusan  Kimia  FMIPA  ITS,  serta  semua  pihak  yang  ikut membantu.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Ahmed M, Dincer I. (2011). “A review on methanol crossover in direct methanol  fuel  cells:  challenges  and  achievements”.  Int  J.  Energy  Res ;35:1213-28.
[2] Yang, Z., Coutinho, D., Feng, F., Ferraris, J. P., & Balkus Jr, K. (2004). “Novel Inorganic/Organic Hybrid Electrolyte Membranes”. Prepr. Pap.- Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem, 49(2), 599.
[3] Zhou, W. J., Li, W. Z., Song, S. Q., Zhou, Z. H., Jiang, L. H., Sun, G. Q.,  ...  &  Tsiakaras,  P.  (2004).  “Bi-and  tri-metallic  Pt-based  anode catalysts for direct ethanol fuel cells”. Journal of Power Sources , 131 (1), 217-223.
[4] Alberti, G., Casciola, M., Massinelli, L., & Bauer, B. (2001). “Polymeric proton conducting membranes for medium temperature fuel cells (110– 160 °C)”. Journal of Membrane Science , 185 (1), 73-81 .
[5] Munawaroh,  K.,  &  Hastuti,  E.  (2013).“Electrical  properties  of  CaCO 3 filled chitosan-PVA membranes”.
[6] Osifo, P. O., & Masala, A. (2010). “Characterization of direct methanol fuel  cell  (DMFC)  applications  with  H 2 SO 4 modified  chitosan membrane”. Journal of Power Sources , 195 (15), 4915-4922.
[7] Banerjee, S., K Kar,  K., & K Das, M. (2014). “Electrolyte Membranes for  Fuel  Cells:  Synthesis,  Characterization  and  Degradation  Analysis”. Recent Patents on Materials Science , 7 (3), 173-203
[8] Kim, T. K., Kang, M., Choi, Y. S., Kim, H. K., Lee, W., Chang, H., & Seung,  D.  (2007).  “Preparation  of  Nafion-sulfonated  clay nanocomposite membrane for direct
[9] Chien,  H.  C.,  Tsai,  L.  D.,  Huang,  C.  P.,  Kang,  C.  Y.,  Lin,  J.  N.,  & Chang,  F.  C.  (2013).  “Sulfonated  graphene  oxide/Nafion  composite membranes  for  high-performance  direct  methanol  fuel  cells”. international journal of hydrogen energy , 38 (31), 13792-13801.
[10] Geim  AK,  Novoselov  KS.  (2007).  “The  rise  of  grapheme”.  Nat Mater;6:1 83-91.
[11] Xue,  C.,  Zou,  J.,  Sun,  Z.,  Wang,  F.,  Han,  K.,  &  Zhu,  H.  (2014). “Graphite  oxide/functionalized  graphene  oxide  and  polybenzimidazole composite membranes for high temperature proton exchange membrane fuel  cells”. International  Journal  of  Hydrogen  Energy , 39 (15),  7931- 7939.
[12] Lin, C. W., & Lu, Y. S. (2013). “Highly ordered graphene oxide paper laminated  with  a  Nafion  membrane  for  direct  methanol  fuel  cells”. Journal of Power Sources , 237 , 187-194.
[13] Yang,  J.  M.,  &  Wang,  S.  A.  (2015).  “Preparation  of  graphene- based poly (vinyl alcohol)/chitosan nanocomposites membrane for alkaline  solid  electrolytes  membrane”. Journal  of  Membrane Science , 477 , 49-57.
[14] Hou,  P.  X.,  Liu,  C.,  &  Cheng,  H.  M.  (2008).  Purification  of  carbon nanotubes. Carbon , 46 (15), 2003-2025.
[15] Gurunathan, S., Han, J. W., Dayem, A. A., Eppakayala, V., & Kim, J. H. (2012). Oxidative stress-mediated antibacterial activity of graphene oxide and reduced graphene oxide in Pseudomonas aeruginosa. International journal of nanomedicine , 7 , 5901.
[16] Yang, J. M., & Chiu, H. C. (2012). Preparation and characterization of polyvinyl  alcohol/chitosan  blended  membrane  for  alkaline  direct methanol fuel cells. Journal of Membrane Science , 419 , 65-71.