Abstrak—Saat  ini,  bahan  bakar  fosil  yang  memenuhi  80% kebutuhan energi dunia memiliki keterbatasan dan cepat atau lambat  akan  habis.  Proton  Exchange  Membrane  Fuel  cell (PEMFC)  dapat  menjadi  solusi  untuk  masalah  ini  karena efisiensinya  yang  tinggi  dan  ramah  lingkungan.  Namun terdapat  beberapa  kendala,  seperti  kinerja,  daya  tahan,  dan efektivitas biaya, sehingga pengembangan Membrane Electrode Assemblies  (MEA)  yang  merupakan  tempat  terjadinya  reaksi elektrokimia  harus  dioptimalkan.  Tujuan  dari  penelitian  ini adalah  menganalisis  pengaruh  perubahan  tekanan  hot  press terhadap  morfologi  dan  kinerja  elektrokimia  fuel  cell  selama proses transfer decal. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah fabrikasi MEA dengan variasi tekanan hot press 5, 6, dan  7  MPa.  Berdasarkan  hasil  SEM  didapatkan  bahwa pengaruh  tekanan  terhadap  morfologi  adalah  porositas  terus menurun  linier  dengan  penambahan  tekanan  hot  press. Morfologi yang terbentuk untuk sampel 5, 6, dan 7 MPa yaitu berupa  struktur  karbon  tipikal  yang  terdiri  dari  partikel karbon primer yang teraglomerasi dengan diameter 58-61 nm, dan pori-pori yang terdistribusi secara acak.  Berdasarkan hasil pengujian  performa  elektrokimia  didapatkan  bahwa  fuel  cell dengan  variasi  tekanan  6  MPa  merupakan  sampel  yang memiliki  performa  paling  baik  diantara  variasi  lainnya  yaitu memiliki  power  density  sebesar  8,21  mW/cm 2 dan  R Total yang terkecil sebesar 101,5 ohm.
Kata  Kunci—Decal  Transfer,  Fuel  Cell,  Hot  Press,  MEA, Porositas.

## I. PENDAHULUAN
ERDASARKAN Paris  Agreement ,  negara-negara sepakat  untuk  membatasi  kenaikan  temperatur  global rata-rata  jauh  di  bawah  2°C  selama  10  tahun  ke  depan  dan mencapai  nol  bersih  sekitar  pertengahan  abad.  Di  tingkat global, mencapai net-zero emmisions berarti menyeimbangkan emisi antropogenik (yang disebabkan oleh manusia)  dan  serapan  gas  rumah  kaca  dalam  jangka  waktu tertentu.  Dalam  praktiknya, net-zero  emmisions berarti mengurangi  emisi  antropogenik  seperti  yang  berasal  dari kendaraan dan pabrik berbahan bakar fosil sedekat mungkin ke  nol. Di sisi lain,  bahan bakar fosil  yang memenuhi 80% dari kebutuhan energi dunia saat ini memiliki batas dan cepat atau  lambat  akan  habis  juga  menyebabkan  masalah lingkungan  yang  cukup  serius,  seperti  pemanasan  global, perubahan iklim, mencairnya lapisan es, naiknya permukaan laut,  hujan  asam,  polusi,  penipisan  lapisan  ozon,  tumpahan minyak[1].
Hidrogen telah dianggap sebagai energi masa depan yang menjanjikan  yang  dapat  menggantikan  bahan  bakar  fosil.
Oleh  karena  itu,  banyak  perhatian  telah  diberikan  pada Proton  Exchange  Membrane  Fuel  cell (PEMFC)  yang memanfaatkan  energi  hidrogen  karena  keunggulan  dan potensinya  yang  unik  seperti  efisiensinya  yang  tinggi, temperatur  pengoperasian  yang  rendah,  dan  sifat  ramah lingkungan[2].
Meskipun  kemajuan  yang  signifikan  telah  dicapai  baru- baru  ini  di  bidang  teknologi  PEMFC,  masih  ada  sejumlah kekurangan  yang  perlu  diselesaikan  sebelum  komersialisasi berhasil.  Untuk  mendapatkan  daya  tahan  dan  kinerja  yang tinggi  serta  mengurangi  biaya  produksi  untuk  aplikasi komersial,  pengembangan Membrane  Electrode  Assembly (MEA)  yang  merupakan  tempat  reaksi  elektrokimia berlangsung  harus  dioptimalkan.  Sebagai  jantung  PEMFC, MEA  terdiri  dari Proton  Exchange  Membrane ,  lapisan katalis,  dan Gas  Diffusion  Layers (GDL).  Reaksi elektrokimia  dapat  terjadi  hanya  pada triple-phase boundaries pada  lapisan  katalis.  Pengendalian  struktur berpori selama fabrikasi lapisan katalis merupakan tantangan utama.  Salah  satu  metodenya  yakni  menggunakan  teknik decal transfer dan hot press .
Meskipun  terdapat  sejumlah  studi  tentang  struktur  dan kinerja  lapisan  katalis,  hubungan  antara  struktur  berpori mikroskopis dan kinerja sel makroskopik masih belum jelas. Seperti  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Yim  dkk  yang menyatakan  bahwa  semakin  kecil  tekanan hot  press (0.98 MPa)  maka  nilai  porositas  meningkat  menjadi  0,644  dan menghasilkan  performa  sel  yang  lebih  tinggi  [3].  Namun dalam  penelitian  tersebut  tidak  memperhatikan  hambatan pada interfacial antara membran dan katalis karena lemahnya tekanan hot press . Sementara penelitian yang dilakukan oleh Liang dkk  juga Shahgaldi dkk  berfokus pada transfer katalis dan performa fuel cell yang optimum dengan power density sebesar  0.68W/cm2  namun  dengan  rentang  variasi  tekanan hot press yang terlalu besar (2-10 MPa), dan tidak meninjau morfologi  dan  nilai  porositas  [4-5].  Untuk  itu,  kondisi optimal untuk parameter tekanan hot press harus diteliti lebih lanjut  untuk  pengembangan  MEA  dengan  performa  yang lebih tinggi.
Dalam penelitian ini dilakukan variasi tekanan pada proses decal  transfer  untuk  menganalisis  morfologi  dan  performa MEA  untuk  aplikasi  PEMFC.  Manfaat  dari  penelitian  ini diharapkan dapat menjadi referensi dalam melakukan metode decal  transfer  untuk  aplikasi fuel  cell selanjutnya  dan rekomendasi pengembangan penelitian lebih lanjut.
Analisis Pengaruh Variasi Tekanan Hot Press Decal Transfer terhadap Morfologi Membrane Electrode Assembly dan Performa Elektrokimia PEM Fuel cell
Berlian Aulia Rachman, Lukman Noerochim dan Agung Purniawan Departemen Teknik Material dan Metalurgi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : lukmanits@gmail.com
B

## II. METODOLOGI
Pada  artikel  ini  membahas  terkait  pengaruh  penambahan tekanan hot  press terhadap  morfologi membrane  electrode assembly dan performa elektrokimia PEM Fuel cell dengan proses decal transfer . Material katalis yang digunakan adalah Pt/C.

## A. Material
Material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu Membran Nafion 115 (Dupont Fuel cell ), katalis 20%wt Pt/C ( Fuel  cell grade),  5  %wt  Nafion  solution  -  Alcohol  based 1100  EW  (D521,  Dupont),  etilen  glikol  (purity  99,5%), isopropyl  Alcohol  (IPA)  (6551-04,  Fulltime),  deionized Water  (HI70436,  Hanna  Instrument),  carbon  paper (GDS1120, AvCarb).
B. Preparasi dan Deposisi Tinta Katalis
Proses pembuatan tinta katalis dimulai dengan pencampuran  katalis  Pt/C  dengan  isopropyl  alcohol  (IPA), 5%wt  larutan  nafion,  etilen  glikol,  dan  deionized  water. Penambahan  larutan  pelarut  pada  tinta  katalis  berdasarkan carbon-to-solvent weight ratio (CSWR) sebesar 0.09. Proses pencampuran ini dilakukan dengan ultrasonic cleaner selama 10 menit pada temperatur ruangan untuk mendapatkan tinta katalis yang homogen
Setelah  proses  pencampuran  selesai,  tinta  katalis dilapiskan  pada  substrat  teflon  dengan  doctor  blade  ukuran 25µm. Setelah substrat terlapisi oleh tinta katalis, decal film dikeringkan di vacuum oven pada temperatur 100 o C selama 4 jam. Setelah kering, lapisan katalis siap untuk di hot press dengan membran nafion.

## C. Proses Decal Transfer
Selanjutnya substrat decal yang telah dilapisi tinta katalis disusun dengan mengapit membran Nafion untuk dilakukan proses hot  press .  Proses hot  press dilakukan  dengan
temperatur  120 o C  dan  waktu  holding  selama  3  menit. Tekanan  yang  diterapkan  telah  ditentukan  dalam  penelitian ini yakni 5, 6, dan 7 MPa. Setelah proses hot press selesai, substrat  decal  dilepas  dari  dua  sisi  elektroda  hingga  tersisa MEA.  Setelah  substrat  decal  dikupas,  margin  MEA  ditutup dengan  Kapton  tape  untuk  membentuk  area  reaksi  25cm 2 , yang  meningkatkan  keketatan  udara  MEA  hingga  tingkat yang  besar.  Untuk  mendapatkan  transfer  yang  lengkap, seluruh  proses hot  peeling dioperasikan  pada hot  plate dengan  temperaturnya  yang  dipertahankan  pada  120 o C. Selanjutnya,  setelah  didapatkan  MEA  yang  sudah  kering, dilakukan  proses  analisis  menggunakan  SEM  dan  disusun menjadi single cell untuk diuji performa elektrokimia.

## D. Karakterisasi dan Pengujian Material
Pengujian  yang  dilakukan  meliputi  pengujian  morfologi material  dan  performa  elektrokimia.  Pengujian  SEM-EDX dilakukan  untuk  mengetahui  morfologi  dan  adhesi  antara lapisan katalis dan membran elektrolit.  Pengujian performa elektrokimia dilakukan DC Electronic Load dan Electrochemical Impedance Spectroscopy .
1. Pengujian SEM Pengamatan Scanning  Electron  Microscopy (SEM)  ini memberikan  informasi mengenai  morfologi (bentuk  dan ukuran porositas). Pengujian ini dilakukan menggunakan instrumen  FEI  INSPECT  S50.  Dimensi  spesimen  yang digunakan sebesar 1 cm x 1 cm x 1 cm.

## 2. DC Electronic Load
Pengujian  ini  dilakukan  menggunakan  instrumen PRODIGIT 3111 DC Electronic Load (80V, 70A, 350W)
Gambar 1. Lapisan katalis yang telah terdeposisi pada teflon.
Gambar 2. Sampel MEA setelah proses decal transfer.
Gambar 3. Hasil SEM MEA 5Mpa perbesaran, (a) Cross section 3000x, (b) 50.000x.
Gambar 4. Hasil SEM MEA 6MPa perbesaran, (a) Cross section 3000x, (b) 50.000x.
Gambar 1. Hasil SEM MEA 7MPa perbesaran, (a) Cross section 3000x,
(b) 50.000x.
bertempat  di  Laboratorium  Kimia  Material  Departemen Teknik Material FT-IRS ITS .
3. Electrochemical Impedance Spectroscopy
Pengujian EIS dilakukan menggunakan instrumen CS350 Potentiostat/Galvanostat  bertempat  di  Laboratorium Korosi dan Kegagalan Departemen Teknik Material FT- IRS ITS.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Fabrikasi Membrane Electrode Assembly
Tinta  katalis  yang  telah  berhasil  dibuat  dengan pencampuran  katalis  Pt/C  dengan isopropyl  alcohol (IPA), 5%wt  larutan  nafion,  ,  dan deionized  water menggunakan ultrasonic  cleaner selama  10  menit.  Setelah  proses pencampuran,  tinta  katalis  di  deposisikan  ke  substrat  decal lembaran teflon dengan ukuran 3,2 x 3,2 cm ditampilkan pada Gambar  1.  Selanjutnya  dikeringkan  menggunakan vacuum oven selama 4 jam dengan temperatur 100 o C.
Setelah  proses  pengeringan  selesai,  kemudian  lapisan katalis tersebut di transfer ke membran elektrolit yang telah di  pre-treatment  melalui  proses hot  press dengan  variasi tekanan menghasilkan membrane electrode assembly (MEA) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Pada  Gambar  2  tampak  bahwa  lapisan  katalis  telah tertransfer  100%  dari  substrat  decal  ke  membran  elektrolit. Sampel MEA yang terbentuk selanjutnya diamati morfologinya melalui SEM dan disusun menjadi single cell fuel  cell untuk  dilakukan  pengujian  performa  elektrokimia menggunakan DC Electronic Load dan EIS.

## B. Pengujian SEM Membrane Electrode Assembly
Pengujian  SEM  dilakukan  untuk  mengetahui  perbedaan morfologi  dari  sampel  MEA  PEMFC  hasil  dari  variasi tekanan hot  press .  Hasil  pengujian  SEM  ditampilkan  pada Gambar 3,4 dan 5.
Gambar  penampang  melintang  MEA  mengungkapkan bahwa  lapisan  katalis  tipis  dan  seragam  terbentuk  dengan kontak yang baik dengan membran elektrolit. Lapisan katalis yang dilapiskan ke substrat decal memiliki ketebalan 25µm (ketebalan  sebelum  proses hot  press ),  Ketebalan  lapisan katalis tanpa hot press ditunjukkan pada 0 MPa pada Gambar 6  sebagai  referensi.  Ketebalan  akhir  lapisan  katalis  setelah dilakukan proses hot press ke membran  berkurang menjadi 10-23 µm. Ketebalan lapisan katalis menurun secara bertahap dengan  meningkatnya  tekanan hot  press ,  menunjukkan lapisan  katalis  menjadi  lebih  padat  saat  tekanan hot  press meningkat.
Berdasarkan nilai ketebalan lapisan katalis yang didapatkan dari  SEM,  porositas  lapisan  katalis  dapat  dihitung,  dan nilainya  ditampilkan  dalam  Tabel  1  dan  Gambar  6. Didapatkan  bahwa  porositas  menurun  dari  70,5%  untuk sampel  5  MPa,  49,1%  untuk  sampel  6  MPa  dan  menjadi 36,25%  pada  sampel  7  MPa.  Dengan  demikian,  ketika tekanan hot  press meningkat,  lapisan  katalis  menjadi  lebih tipis  dan  lebih  padat,  yang  mengarah  pada  porositas  yang lebih rendah. Nilai porositas (36,2% - 70,5%) berada dalam kisaran  porositas  lapisan  katalis  PEMFC  pada  umumnya (30%-60%), menunjukkan bahwa lapisan katalis yang dibuat sesuai untuk diaplikasikan pada MEA PEMFC [6].
Lapisan  katalis  yang  diperbesar  pada  penampang  MEA Gambar. 3(b), 4(b), dan 5(b) mengungkapkan struktur karbon tipikal  yang  terdiri  dari  partikel  karbon  primer  yang teraglomerasi dengan diameter 58-61 nm melalui pengamatan ImageJ Particle Analyzer ditampilkan pada tabel
Gambar 6. Hasil Pengujian DC Electronic Load variasi tekanan 5 MPa, 6 MPa, dan 7 Mpa.
Gambar 7. Hasil Power density variasi tekanan 5 MPa, 6 MPa, dan 7 Mpa.
Gambar 2 Nyquist plot  sampel 5 MPa, 6 MPa, dan 7 Mpa.
2,  dan  pori-pori  yang  terdistribusi  secara  acak.  Ukuran aglomerat  ini  sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh Malekian  dkk  pada  tahun  2019  yang  menjelaskan  ukuran aglomerat karbon pada lapisan katalis fuel cell dalam range 50-300nm [7].
Pori-pori  yang  lebih  kecil  cenderung  akan  mengalami penurunan  kinerja  sel  karena  resistensi  difusi  oksigen  yang parah, terutama di daerah current density yang tinggi. Namun dalam lapisan katalis yang mengandung pori-pori lebih besar cenderung akan tidak terlalu memiliki masalah difusi oksigen akibat akumulasi air dan menunjukkan kinerja sel yang lebih baik[3].

## C. Hasil Pengujian Performa Elektrokimia (DC Electronic
Load)
Pada  penelitian  ini  dilakukan  pengujian DC  Electronic Load terhadap  PEMFC  dengan  katalis  yang  terbuat  dari material Pt/C di rangkai dalam bentuk single cell . Single cell ini  tersusun  atas end  plate,  current  collector,  bipolar  plate , anoda  (GDL  dan  lapisan  katalis),  membran  elektrolit  yaitu Nafion  115,  dan  katoda  (GDL  dan  lapisan  katalis).  Selama pengujian,  anoda  diumpankan  dengan  hidrogen  lembap (dengan flow  rate 500ml/min  pada  65°C),  dan  katoda diumpankan  dengan  udara  lembap  (dengan flow  rate 1.500 ml/min pada 65°C). Temperatur PEMFC dipertahankan pada temperatur ruangan dan tekanan operasional ditetapkan pada 0,4 bar. Prosedur aktivasi MEA dilakukan sebelum pengujian dengan  menyuplai fuel  cell dengan  gas  reaktan  sesuai yang sudah ditulis di atas selama minimal 6 jam. Hal ini dilakukan agar  melembapkan  membran  yang  menjadi  kering  karena proses hot press saat fabrikasi MEA. Hasil dari pengujian ini akan  menghasilkan  kurva  polarisasi  (kurva  I-V).  Kurva polarisasi merupakan gambaran standar untuk mengevaluasi kinerja fuel  cell dan  berupa  kurva  yang  menunjukkan hubungan antara tegangan dan rapat arus yang dihasilkan saat terhubung pada suatu beban ( load ). Tegangan versus current density ,  biasanya  ditampilkan  dengan  membandingkan dengan  area  elektroda  geometris,  sehingga  hasilnya  dapat dibandingkan di antara sel-sel berukuran berbeda.
Gambar  6  menggambarkan  diagram  I-V  untuk  berbagai spesimen MEA yang dibuat dengan tekanan hot press yang berbeda.  Tampak  hubungan  antara  voltase  dan current density memiliki dependensi dengan tekanan hot press pada masing-masing  sampel.  Semua  MEA  menunjukkan  kinerja yang sangat mirip di daerah current density rendah di bawah 10  mA/cm 2 ,  sedangkan  kesenjangan  kinerja  terlihat  pada current density tinggi (>15mA/cm 2 ). Tegangan sel yang sama pada current  density rendah  menunjukkan  bahwa  semua sampel  memiliki  activation  dan ohmic  losses yang  serupa, terutama karena nilai ECSA ( Electrochemical Surface Area ) yang serupa pada semua sampel hasil dari variasi tekanan hot press seperti yang telah diamati oleh Sassin dkk pada tahun 2017 [8].
Sampel  6  MPa  memiliki  kemiringan  garis  paling  landai yang  menjelaskan  bahwa  sampel  MEA  ini  mengalami kehilangan  voltase  yang  paling  sedikit  diantara  sampel lainnya. Sedangkan sampel 5 MPa memiliki kemiringan garis yang  lebih  curam  daripada  sampel  6  MPa  karena  resistensi ohmik  pada  ionomer.  Konektivitas  karbon  dan  ionomer dalam  antarmuka  lapisan  katalis  dan/atau  lapisan  katalis dengan PEM tidak mencukupi pada tekanan hot press rendah
[9].  Kehilangan  kinerja  yang  tajam  pada current  density tinggi juga sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Yim dkk  pada  tahun  2011  dijelaskan  dengan  terhambatnya transportasi  massa  oksigen  ke  tempat  reaksi  aktif,  dan masalah  difusi  menjadi  lebih  parah  untuk  lapisan  katalis dengan  porositas  yang  rendah  seperti  pada  sampel  7  MPa. Sampel  dengan  tekanan  tertinggi  ini  mempunyai  porositas terendah  diantara  semua  sampel  yang  berdampak  performa yang rendah pada daerah mass transport losses . Gambar 7 menunjukkan bahwa power density maksimum sebesar 8,1 mW/cm 2 dicapai pada tingkat tekanan hot press 6 MPa , kemudian diikuti oleh tekanan hot press 5 dan 7 MPa. Maksimum power  density yang  dihasilkan  oleh  sampel  6 MPa  lebih  besar  dibanding  dengan    sampel  5  MPa dikarenakan  proses hot  press dengan  tekanan  6  MPa  dapat meningkatkan  kontak  antara  membran  dan  elektroda  atau dengan kata lain mengurangi hambatan kontak pada interface sehingga mendapatkan power density yang tinggi [9]. Namun saat tekanan naik sebesar 7 MPa, maksimum power density turun menjadi 5,5 mW/cm 2 dikarenakan peningkatan tekanan hot  press berlebih  dapat  menurunkan  porositas  dan  laju perpindahan  massa  di  elektroda  yang  menyebabkan peningkatan resistensi difusi. Hal ini menyebabkan elektroda menjadi  lebih  kompak  di  bawah  tekanan hot  press yang besar[3].

## D. Hasil Pengujian EIS
Untuk  lebih  memahami  kurva  polarisasi  pada  Gambar  6 serta  untuk  mengetahui  nilai  impedansi  pada fuel  cell , pengujian electrochemical impedance spectroscopy dilakukan pada MEA, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.
Data  EIS  untuk  variasi  tekanan hot  press dapat  di-fitting kedalam  bentuk equivalent  circuit  model yang  terdiri  atas hambatan ohmik (RΩ), hambatan transfer muatan (R CT ), dan CPE-T serta CPE-P seperti terlihat pada Gambar 8.
Tabel 1.
Nilai ketebalan, rasio kompresi dan porositas diperoleh dari visualisasi
SEM (εS) Tekanann Hot Press (Mpa) Ketebalan Porositas % 5 23,34 70,5 6 13,52 49,1 7 10,8 36,3 Tabel 2. Ukuran aglomerat Pt/C dari masing-masing sampel Tekanann Hot Press (Mpa) Rata-rata Diameter Aglomerat (nm) 5 58,265 6
61,228
7 60,715
Tabel 3.
Pengaruh tekanan hot press terhadap nilai R Ω dan R CT
Tekanann Hot Press (Mpa) R Ω (ohm) R CT (ohm) R Total (ohm) 5 10,804 92,777 103,581 6 8,214 93,324 101,538 7 8,096 103,56 111,656
Pengujian ini dilakukan menggunakan fuel cell yang sudah di-assembly ke dalam bentuk single cell . Rentang frekuensi yang  digunakan  adalah  100  mHz  –  100  kHz.  Hasil menunjukkan spektrum impedansi khas di PEMFC termasuk perpotongan semicircle pada  sumbu  resistansi  nyata  (Z') mewakili  resistansi  ohmik  (R Ω )    yang  didominasi  oleh resistensi membran dan diameter semicircle (R CT ).
Berdasarkan  Tabel  3  penurunan  resistensi  ohmik  dengan meningkatnya  tekanan hot  press mempengaruhi  spektrum impedansi  dari  MEA  yang  diamati,  yang  dengan  jelas ditunjukkan  pada  daerah  frekuensi  tinggi  yang  diperbesar untuk sampel 5, 6 dan 7 MPa. Resistansi ohmik dapat diukur menggunakan perpotongan   frekuensi tinggi  dari semicircle ke  sumbu  nyata  (Z’),  berkurang  dengan  meningkatnya tekanan hot  press .  R Ω adalah  nilai  resistansi  dari  elektrolit (membran) yang digunakan yaitu membran Nafion 115 yang memiliki nilai R Ω yang hampir sama. Namun pada sampel 5 MPa nilai R Ω lebih besar daripada sampel yang lain. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Liang dkk pada tahun  2015  yang  mendapatkan  nilai  R Ω yang  besar dikarenakan konektivitas antara lapisan katalis dan membran elektrolit  lemah  karena  tekanan hot  press yang  rendah meskipun  keduanya  mengandung  polimer  yang  sama. Resistensi ohmik terutama terkait dengan resistensi transpor proton  dalam  membran  dan  ionomer  lapisan  katalis,  yang sangat  dipengaruhi  oleh  tingkat  hidrasinya,  dan  juga dipengaruhi oleh resistensi total elektronik dari komponen sel dan resistensi kontak36.
Berdasarkan Tabel 2 terlihat bahwa nilai R CT yang paling tinggi dimiliki oleh sampel dengan tekanan hot press 7 MPa. Sampel ini memiliki nilai R CT senilai 103,56 Ohm. Resistansi transfer muatan berhubungan erat dengan reaksi elektrokimia yang terjadi pada antarmuka membran dan katalis. Nilai R CT yang  besar  pada  sampel  7  MPa  dapat  dikaitkan  terhadap pengurangan  situs  aktif  katalis  (batas  tiga  fase)  yang disebabkan  oleh  tekanan  tambahan  seperti  yang  ditemukan oleh  Liang  dkk  pada  tahun  2015  [4].  Namun,  resistansi transfer muatan tidak hanya terkait dengan area yang terkait dengan batas tiga  fase tetapi juga  dengan resistansi transfer massa,  memperkuat  gagasan  bahwa  perubahan  pada porositas, tortuositas dari difusi oksigen, dan lapisan katalitik terjadi.
Perubahan  pada  transportasi  massa  gas  reaktan  memiliki pengaruh  yang  lebih  besar  terhadap  performa  elektrokimia dibanding  dengan  konektivitas  antara  lapisan  katalis  dan membran  elektrolit.  Hal  ini  sesuai  dengan  penelitian  yang dilakukan  oleh  Liang  dkk  tahun  2015  yang  mana  sampel dengan  hambatan  yang  lebih  besar  pada  R CT akan mempengaruhi  penurunan power  density yang  lebih  besar pula  dibandingkan  dengan  pengaruh  R Ω yang  lebih  tinggi dikarenakan  tingkat  konektivitas  yang  lemah  antara  lapisan katalis dan membran elektrolit mengalami penurunan power density yang lebih sedikit.
Dari  penelitian  Liang  dkk  tahun  2015  juga  dinyatakan bahwa  terdapat trade-off (menerima  kekurangan  untuk mendapatkan manfaat) antara keuntungan dan kerugian dari tekanan hot-press [4]. Untuk MEA yang dibuat menggunakan tekanan 4 MPa, kehilangan ohmik (R Ω ) adalah alasan utama penurunan  kinerja  sel.  Konektivitas  karbon  dan  ionomer dalam  gaantarmuka  lapisan  katalis  dan/atau  lapisan katalis/PEM tidak mencukupi pada tekanan hot press rendah
yang  menyebabkan  rendahnya  konduktivitas  proton.  Ketika tekanan di atas 7 MPa, resistansi ohmik sedikit berubah, dan resistansi  perpindahan  massa  (R CT )  menjadi  faktor  utama yang  mempengaruhi  kinerja  sel.  Hasil  ini  menunjukkan bahwa  difusivitas  gas  menurun  dengan  meningkatnya tekanan hot-press ,  mengungkap  bahwa  struktur  berpori  di lapisan  katalis  secara  signifikan  mempengaruhi  kinerja  sel. Untuk menghindari dua kekurangan tersebut maka tekanan 6 MPa  dipilih  menjadi  tekanan  yang  optimal  karena menghasilkan  elektroda  katalis  yang  menguntungkan  yang disebabkan aksesibilitas reaktan yang tepat ke daerah reaksi digambarkan  dengan  R CT yang  rendah,  dan  dapat meningkatkan  kontak  antara  membran  dan  elektroda  atau dengan kata lain mengurangi hambatan kontak pada interface digambarkan dengan rendahnya R Ω , sehingga  kinetika reaksi dapat  berjalan  lebih  baik  untuk  pemanfaatan  katalis  yang maksimal dan konsisten.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan pengujian dan analisa data, maka dapat ditarik kesimpulan: (1) Pengaruh tekanan hot press terhadap bentuk porositas dan aglomerat yang terbentuk adalah untuk variasi 5  MPa  terbentuk  porositas  yang  cukup  besar  dengan  nilai 70,5 % dan terus menurun linier dengan penambahan tekanan hot press . Morfologi yang terbentuk untuk sampel 5, 6, dan 7 MPa  yaitu  berupa  struktur  karbon  tipikal  yang  terdiri  dari partikel  karbon  primer  yang  teraglomerasi  dengan  diameter 58-61  nm,  dan  pori-pori  yang  terdistribusi  secara  acak.  (2) PEM fuel  cell dengan  lapisan  katalis  Pt/C  dengan  variasi tekanan 6 MPa memiliki performa elektrokimia yang paling tinggi  dibandingkan  variasi  lainnya  yaitu  memiliki power density sebesar 8,21 mW/cm2  dan  memiliki hambatan  total yang  paling  kecil  pula  sebesar  101,5  ohm.  Hal  ini  dapat diperoleh  karena  aksesibilitas  reaktan  yang  tepat  ke  daerah reaksi  didukung  dengan  porositas  yang  cukup.  Hambatan yang kecil juga dipengaruhi oleh antarmuka yang baik antara membran  dan  lapisan  katalis  sehingga  meningkatkan konduktivitas proton dan kinetika reaksi dapat berjalan lebih baik.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada PT. Pertamina yang telah membiayai penelitian yang bekerja sama dengan ITS  dengan  topik  Pengembangan Fuel  cell dengan Menggunakan  Elektroda  Carbon  Nano  Tubes  (CNTs)  atau Platinum  Coating  dan  Pengembangan  Produksi  Hidrogen tahun
2020-2021
dengan nomor
kontrak No.001/G20420/2020-S0.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  F. Martins, C. Felgueiras, M. Smitkova, and N. Caetano, “Analysis of fossil fuel energy consumption and environmental impacts in european countries,” Energies ,  vol.  12,  no.  6,  pp.  1–11,  2019,  doi: 10.3390/en12060964.
[2]  P.  Costamagna  and  S.  Srinivasan,  “Quantum  jumps  in  the  PEMFC science  and  technology  from  the  1960s  to  the  year  2000,” J.  Power Sources ,  vol.  102,  no.  1–2,  pp.  253–269,  2001,  doi:  10.1016/S0378- 7753(01)00808-4.
[3]  S. Yim et al. , “Fabrication of microstructure controlled cathode catalyst layers and their effect on water management in polymer electrolyte fuel cells,” Electrochim. Acta , vol. 56, no. 25, pp. 9064–9073, Oct. 2011,
doi: 10.1016/j.electacta.2011.05.123.
[4]  X. Liang, G. Pan, L. Xu, and J. Wang, “A modified decal method for preparing  the  membrane  electrode  assembly  of  proton  exchange membrane fuel cells,” Fuel , vol. 139, no. 2011, pp. 393–400, Jan. 2015, doi: 10.1016/j.fuel.2014.09.022.
[5]  S.  Shahgaldi,  I.  Alaefour,  and  X.  Li,  “Impact  of  manufacturing processes on proton exchange membrane fuel cell performance,” Appl. Energy ,  vol.  225,  no.  May,  pp.  1022–1032,  2018,  doi: 10.1016/j.apenergy.2018.05.086.
[6]  Hamnett,  A.,  "The  components  of  an  electrochemical  cell",  in: Handbook  of  Fuel  Cells.  John  Wiley  &  Sons,  Ltd,  2010, doi:10.1002/9780470974001.f101001.
[7]  A. Malekian, S. Salari, J. Stumper, N. Djilali, and M. Bahrami, “Effect
of compression on pore size distribution and porosity of PEM fuel cell catalyst layers,” Int. J. Hydrogen Energy , vol. 44, no. 41, pp. 23396– 23405, 2019, doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.07.036.
[8]  M.  B.  Sassin,  Y.  Garsany,  B.  D.  Gould,  and  K.  E.  Swider-Lyons, “Fabrication method for laboratory-scale high-performance membrane electrode assemblies for fuel Cells,” Anal. Chem. , vol.  89, no. 1, pp. 511–518, 2017, doi: 10.1021/acs.analchem.6b03005.
[9]  T.  Suzuki,  H.  Tanaka,  M.  Hayase,  S.  Tsushima,  and  S.  Hirai, “Investigation  of  porous  structure  formation  of  catalyst  layers  for proton  exchange  membrane  fuel  cells  and  their  effect  on  cell performance,” Int.  J.  Hydrogen  Energy ,  vol.  41,  no.  44,  pp.  20326– 20335, 2016, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.09.078.