## PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI MEMBRAN KOMPOSIT KITOSAN- SODIUM ALGINAT TERFOSFORILASI SEBAGAI PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELL (PEMFC)
Siti Wafiroh 1* , Suyanto Suyanto 1 , Yuliana Yuliana 1
Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya * email: sitiwafiroh@yahoo.com

## Abstrak
Di era globalisasi ini, kebutuhan bahan bakar fosil semakin meningkat dan ketersediannya semakin  menipis.  Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  bahan  bakar  alternatif  seperti Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). Tujuan dari penelitian ini adalah membuat dan mengkarakterisasi  membran  komposit  kitosan-sodium  alginat  dari  rumput  laut  coklat ( Sargassum  sp. )  terfosforilasi  sebagai Proton  Exchange  Membrane  Fuel  Cell (PEMFC). PEM  dibuat  dengan  4  variasi  perbandingan  konsentrasi  antara  kitosan  dengan  sodium alginat 8:0, 8:1, 8:2, dan 8:4 (b/b). Membran komposit kitosan-sodium alginat difosforilasi dengan STPP 2N. Karakterisasi PEM meliputi: uji tarik, swelling air, kapasitas penukar ion, FTIR,  SEM, permeabilitas metanol, dan konduktivitas proton. Berdasarkan hasil analisis tersebut, membran yang optimal adalah perbandingan 8:1 (b/b) dengan nilai modulus youn g sebesar 0,0901 kN/cm 2 , swelling air sebesar 19,14 %, permeabilitas metanol sebesar 72,7 x 10 -7 , dan konduktivitas proton sebesar 4,7 x 10 -5 S/cm. Membran komposit kitosan-sodium alginat  terfosforilasi  memiliki  kemampuan  yang  cukup  baik  untuk  bisa  diaplikasikan sebagai membran polimer elektrolit dalam PEMFC.
Kata kunci: kitosan, sodium alginat, terfosforilasi, PEMFC

## Abstract
In  this  globalization  era,  the  needs  of  fossil  fuel  certainly  increases,  but  its  providence decreases. Therefore, we need alternative fuels such as Proton Exchange Membrane Fuel Cell  (PEMFC).  The  purpose  of  this  study  is  preparation  and  characterization  of phosphorylated  chitosan-sodium  alginate  composite  membrane  from  brown  seaweed ( Sargassum sp. ) as Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). PEM is produced with 4 variations of concentration ratio between chitosan and sodium alginate 8:0, 8:1, 8:2, and 8:4 (w/w). Chitosan-sodium alginate composite membrane phosphorylated with 2 N STPP. The characterization of PEM include: tensile test, water swelling, ion exchange capacity, FTIR, SEM, methanol permeability, and proton conductivity. Based on the analysis result, the optimal membrane is ratio of 8:1 (w/w) with the value of Young’s modulus about 0.0901 kN/cm 2 ,  water  swelling  at  19.14%, methanol  permeability  about  72.7  x  10 -7 ,  and proton conductivity about 4.7 x 10 -5 S/cm. The phosphorylated chitosan-sodium alginate composite membrane has good potentials for the application of the polymer electrolyte membrane in PEMFC.
Keywords : chitosan, sodium alginate, phosphorylated, PEMFC

## Pendahuluan
Di  era  modern  sekarang  ini,  aktivitas manusia  semakin  meningkat.  Tingginya mobilitas  manusia  membuat  kebutuhan bahan  bakar  semakin  tinggi.    Terutama kebutuhan  bahan  bakar  fosil  untuk kehidupan  sehari-hari  dan  industri.  Akan tetapi, bahan bakar fosil seperti BBM mulai langka.  Untuk  mengatasi  permasalahan tersebut  maka  perlu  adanya  bahan  bakar alternatif  yang  ramah  lingkungan,  murah dan  aman.  Sel  bahan  bakar  atau fuel  cell merupakan salah satu bahan bakar alternatif (Williams., 2011).
Fuel  cell merupakan  sel  bahan  bakar yang  dapat  menghasilkan  arus  listrik langsung  melalui  proses  elektrokimia dengan mereaksikan gas hidrogen (H 2 ) dan oksigen  (O 2 )  (Williams,  2011). Fuel  cell direkomendasikan sebagai konversi energi alternatif  untuk  bahan  bakar  alat transportasi  dan  sumber  energi.  Dalam beberapa  dekade  ini  perkembangan  dunia semakin  meningkat  dan  penggunaan fuel cell juga  semakin  marak  karena  bersifat efisien dan aman (Kim et al ., 2011). Fuel cell dapat dikelompokkan berdasarkan  karakteristik  elektrolit  dan suhu  operasinya,  yaitu Phosphoric  Acid Fuel  Cell (PAFC) , Solid  Oxide  Fuel  Cell (SOFC), Molten  Carbonate  Fuel  Cell
( MCFC), dan Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) (Raharjo et al ., 2007). Jenis fuel cell yang paling efektif digunakan adalah PEMFC karena operasionalnya yang mudah  yaitu  menggunakan  membran elektrolit  sehingga  terhindar  dari  proses korosi,    efisensi  pada  konversi  tinggi mencapai  50  %,    bebas  polusi, pengoperasiannya  relatif  cepat,  dan  dapat dioperasikan pada temperatur rendah (Peng et al ., 2014).
PEMFC  yang  biasanya  digunakan adalah  Nafion.  Jenis  membran  ini  terbuat dari  bahan  polimer  sintetik  yaitu Tetrafluoroetilen  tersulfonasi (Thomas, 2008).  Nafion  memiliki  konduktivitas proton yang tinggi yaitu 4,7 x 10 -2 S/cm di bawah  100°C,  stabilitas  termal  tinggi (280 o C),  dan  prosentase  penyerapan  air
yang  rendah  sebesar  15,2%.    Akan  tetapi terdapat kelemahan pada  tingginya permeabilitas metanol yaitu sebesar 27,6 x 10 -8 cm 2 /s (Smitha et al , 2005). Meskipun nafion merupakan membran yang dominan digunakan  pada  PEM  untuk  bahan  bakar hidrogen,  permeabilitas  metanol  yang tinggi dapat mengganggu efisiensi fuel cell . Selain  itu  harga  nafion  sangat  mahal  dan harus  impor  dari  luar  negeri.  Salah  satu solusi  untuk  mengatasi  masalah  tersebut adalah mengganti membran nafion dengan membran  lain  yang  harganya  terjangkau serta  hampir  sama  kinerjanya  dengan nafion (Smitha et al. , 2005). Oleh sebab itu muncul  penelitian  alternatif  pengganti membran  nafion.  Salah  satu  alternatif tersebut  adalah  membuat  membran  dari polimer  alam  seperti  sodium  alginat  dan kitosan.
Alginat  merupakan  suatu  polisakarida hasil  ekstraksi  rumput  laut  coklat Sargassum  sp. dan Turbinaria  sp. yang banyak  ditemukan  di  perairan  Indonesia. Sodium  alginat  digunakan  sebagai  bahan dasar  pembuat  membran  pada fuel  cell . Sodium  alginat  larut  dalam  air  dan memiliki  kekuatan  mekanik  yang  tinggi yaitu kekuatan tariknya sebesar 21,18 Mpa, memiliki  ketebalan  140  µm  dan  swelling metanol sebesar 0,31 %.
Selain sodium alginat, kitosan merupakan  polimer  alam  yang  sering digunakan  sebagai  membran  penukar proton pada fuel cell . Kitosan berasal dari kitin  yang  mengalami  deasetilasi.  Kitosan hasil  deasetilasi  kitin  memiliki  daya  serap yang  tinggi  terhadap  air.  Penambahan alginat  dapat  memperbaiki  struktur  ikat silang  kitosan  dalam  membran  sehingga menjadi lebih kaku dan membran menjadi lebih kuat dan stabil (Smitha et al. , 2005).
Komposit kitosan-sodium alginat menghasilkan  kompleks  poli-ion  melalui ikat  silang  ionik  yang  akan  meningkatkan sifat-sifat tertentu seperti kekuatan struktural  dan  stabilitas  termal  membran, serta  memiliki  nilai  konduktivitas  proton sebesar  0,042  S/cm  pada  30  –  32°C walaupun kecenderungan swelling
berkurang (Smitha et al , 2005). Akan tetapi kitosan memiliki kelemahan yaitu konduktivitas protonnya  8,3 x 10 -5 S  /cm (Wan et  al. ,  2003), swelling air  tinggi hingga 55,2 % serta stabilitas termal yang buruk.  Kelemahan  tersebut  dapat  diatasi dengan  cara  dikontrol  melalui  modifikasi kitosan  menggunakan  bahan  pengikat silang (Xiang et al. , 2009). pada penelitian Wan et al . (2003) dengan kondisi optimal dapat menurunkan swelling air hingga 49%, dan  meningkatkan  konduktivitas  proton hingga 1,2 x 10 -3 S/cm, selain itu senyawa yang digunakan tidak bersifat toksik (Wan et al ., 2003) serta dengan crosslink sodium tripolifosfat  (STPP)  stabilitas  termal meningkat  hingga  271 0 C  (Moura et  al ., 2008). Fosforilasi ini menggunakan sodium tripolifosfat.  STPP  merupakan  polianion yang tidak beracun dan mudah membentuk gel.  Kitosan  merupakan  polimer  kationik yang  dapat  bereaksi  dengan  anion multivalen  sodium  tripolifosfat  (STPP). Secara  spontan  kitosan  akan  membentuk gel  dengan  sodium  tripolifosfat  (STPP) (Moura et al ., 2008). Oleh karena itu dalam penelitian  ini  dilakukan  pembuatan membran fuel  cell dari  komposit  kitosan- sodium  alginat  yang  berperan  sebagai membran  penukar  proton yang  memiliki kinerja setara dengan Nafion.

## Metode Penelitian
Alat dan Bahan Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian ini adalah cawan petri, hotplate , pengaduk magnetik,  oven, furnace ,  timbangan analitik,  buret,  krus  porselin,  mortar, ayakan,  loyang,  kertas  saring,  indikator universal, viskometer Oswald dan seperangkat  alat  gelas  yang  ada  di laboratorium  Kimia  Fisik  Universitas Airlangga.  Beberapa  instrumen  yang digunakan  untuk  penelitian  ini  adalah alat uji  tarik  AG-1S  50  KN Autograph ,  SEM JEOL  JSM-8360LA,  FTIR  Shymidzu  tipe 8400  s,  LCR  meter  untuk  menentukan konduktivitas  proton, dead  end untuk mengukur permeabilitas metanol
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini  adalah  rumput  laut  coklat (Sargassum sp.) ,  kitosan  (dari  IPB  dengan  berat molekul  150.000-350.000  g/mol  dan  DD 78%,  akuades,  kalium  hidroksida  (KOH; Merck;  85%),  asam  klorida  (HCl;  Merck; 37%), Sodium Tripolifosfat (STPP; Merck; 93%),  natrium  hidroksida  (NaOH;  Merck; 99%),  asam  asetat  glasial  (CH 3 COOH; Merck; 100%), natrium karbonat (Na 2 CO 3 ; Merck; 99,9%), natrium hipoklorit (NaOCl; Sigma-Aldrich;  8%),  isopropil  alkohol (C 3 H 7 OH;  Merck;  99,5%),  dan  metanol (CH 3 OH; Sigma-Aldrich ; 99,8%).

## Prosedur Penelitian
Ekstraksi  sodium  alginat  dari  Sargassum sp.
Sodium  alginat  dari  rumput  laut  coklat ( Sargassum sp ) diekstraksi dengan menggunakan  metode  ekstraksi  yang dikembangkan oleh Balai
Besar Pengolahan  Produk  dan  Bioteknologi Kelautan  dan  Perikanan  Jakarta.  Metode ekstraksi  tersebut  adalah  metode  ekstraksi jalur  asam  alginat.  Sebelum  ekstraksi dilakukan,  rumput  laut  coklat  ( Sargassum sp .)  dicuci  dengan  air  tawar,  kemudian direndam  dengan  larutan  KOH  0,1  % sebanyak 1,5 liter selama 1 jam dan dijemur sampai kadar air berkurang 15 %.
Mula-mula  rumput  laut  coklat  kering direndam  dalam  HCl  1%  selama  1  jam (rasio  rumput  laut  HCl  1:30  b/v)  untuk dimineralisasi.  Setelah  itu  dilakukan pencucian  dengan  akuades  sampai  pH netral.  Kemudian  ekstraksi  dilakukan dengan menambahkan larutan Na 2 CO 3 2 % sebanyak 1:30 (w/v) pada suhu 60°C-70°C selama  2  jam.  Setelah  itu  dilakukan penyaringan hasil ekstraksi. Untuk mengendapkan  asam  alginat,  filtrat ditambahkan HCl 10% sampai pH 2,8-3,2.
Asam  alginat  dikonversi  menjadi sodium  alginat  dengan  melakukan  titrasi dengan  Na 2 CO 3 10  %  sampai  pH  7  dan endapan  berubah  menjadi  filtrat  kembali (Gambar 1). Kemudian dilakukan pemucatan pigmen coklat dengan
penambahan  NaOCl  4%  (1:2  v/v)  selama
30 menit. Kemudian dilakukan pemisahan sodium  alginat,  filtrat  dituangkan  sedikit demi  sedikit  ke  dalam  isopropil  alkohol (1:2  v/v)  sambil  diaduk  dan  dibiarkan selama  30  menit  agar  terbentuk  serat sodium alginat.
Tahap berikutnya pengeringan,  serat  alginat  dikeringkan dibawah  sinar  matahari  selama  ±  12  jam. Kemudian  serat  alginat  ditumbuk  dengan mortar  dan  didapat  hasil  akhir  sodium alginat berupa bubuk  (Husni et al ., 2012). Kemudian  sodium  alginat  yang  terbentuk dianalisis  dengan  FTIR,  ditentukan  berat molekul dan viskositasnya dengan viskometer Oswald.
Pembuatan  dan  karakterisasi  membran komposit  kitosan-sodium  alginat  ter- fosforilasi
Pembuatan membran komposit kitosan - sodium alginat menggunakan metode pada penelitian  Smitha et  al .  (2005).  Pertama, membuat  larutan  kitosan  dan  sodium alginat dengan variasi 8:0, 8:1, 8:2, dan 8:4 (b/b).  Keempat  variasi  tersebut,  massa kitosan  dilarutkan  masing-masing  4  g  dan massa sodium alginat berbeda-beda sesuai perbandingan.  Perbandingan  8:0  tanpa penambahan sodium alginat, perbandingan 8:1  ditambah  sodium  alginat  0,5  g, perbandingan 8:2 ditambah sodium alginat 1  g  dan  perbandingan  8  :  4  ditambah sodium  alginat  2  g.  Sebanyak  4  g  kitosan dilarutkan  dalam  98  mL  akuades  dan ditambahkan asam asetat glasial sebanyak 2 mL,  sedangkan  sodium  alginat  pada masing-masing variasi dilarutkan dalam 50 mL  akuades.  Kemudian  masing-masing larutan  diaduk  dengan  pengaduk  magnet dan  dipanaskan  pada  suhu  50  –  60 o C selama  6  jam.  Kemudian  larutan  kitosan dan  larutan  sodium  alginat  tersebut didiamkan  selama  semalam.  Kemudian campuran kedua larutan tersebut ditambah dengan HCl 1% dan di aduk selama 3 jam pada suhu 50-60 o C.  Setelah itu campuran disaring,  lalu  didiamkan  semalam  agar gelembung  udara  menghilang.  Kemudian larutan dope dicetak dalam cawan petri dan dikeringkan selama 1 hari pada suhu ruang.
Selanjutnya  membran  akan  terbentuk  lalu direndam  dengan  NaOH  4%  agar  mudah dilepaskan  dari  cawan  petri.  Setelah  itu membran  dicuci  dengan  air  sampai  pH netral  dan  dibilas  dengan  akuades. Membran  diletakkan  diatas  mika  dan ditutup  dengan  mika  agar  permukaan membran  menjadi  rata  lalu  membrane dikeringkan pada suhu ruang (Smitha et al ., 2005).
Kemudian  membran  yang  terbentuk difosforilasi  dengan  cara  direndam  dalam larutan STPP 2 N selama 3 jam. Membran dengan  4  variasi  yang  sudah  terfosforilasi di uji kekuatan tarik, swelling air dan KPI (Kapasitas Penukar Ion) untuk
mendapatkan  membran  yang  optimal. Setelah  mendapatkan  membran  yang optimal  kemudian  dilakukan  karakterisasi dengan  SEM,  FTIR,  uji  konduktivitas proton, dan uji permeabilitas methanol.

## Hasil dan Pembahasan
Ekstraksi Rumput Laut Coklat Dari  ekstraksi  rumput  laut  coklat dihasilkan sodium alginat dengan rendemen  sebesar  26,38%,  berat  molekul 42071  g/mol  dan  viskositasnya  84,14  cps. Spektra  hasil  FTIR  sodium  alginat  hasil ekstraksi  dan  sodium  alginat  komersil ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar  1. Hasil  spektra  FTIR  sodium alginat hasil ekstraksi dan komersil
Dari  dua  spektra  tersebut  terdapat kemiripan  gugus  fungsi.  Pada  gambar  4.6 menunjukkan  ciri  khas  berupa  gugus  OH stretching di bilangan gelombang  3436,91 cm -1 pada  sodium  alginat  komersil, sedangkan  pada  sodium  alginat  hasil
ekstraksi  muncul  di  bilangan  gelombang 3433,06  cm -1 dan  pada  sodium  alginat  di literatur muncul pada bilangan gelombang 3457  cm -1 .  Gugus  C=O stretching di bilangan  gelombang  1627,81cm -1 pada sodium  alginat  komersil,  sedangkan  pada sodium  alginat  hasil  ekstraksi  muncul  di bilangan gelombang 1608,52 cm -1 dan pada sodium  alginat  di  literatur  muncul  pada bilangan  gelombang  1617  cm -1 .  Ikatan  C- O-H  di  bilangan  gelombang  1411,80  cm -1 pada  sodium  alginat  komersil,  sedangkan pada sodium alginat hasil ekstraksi muncul di  bilangan  gelombang  1411,80  cm -1 dan pada  sodium  alginat  di  literatur  muncul pada  bilangan  gelombang  1418  cm -1 . Terdapat  ikatan  C-O-C  di  bilangan gelombang  1029,92  cm -1 pada  sodium alginat  komersil,  sedangkan  pada  sodium alginat  hasil  ekstraksi  muncul  di  bilangan gelombang 1033,77 cm -1 dan pada sodium alginat  di  literatur  muncul  pada  bilangan gelombang 1030 cm -1 . Hasil uji FTIR dari sodium alginat komersil dan hasil ekstraksi memiliki peak yang  mirip  menunjukkan bahwa  gugus  fungsi  yang  terdapat  pada kedua  serbuk  tersebut  sama.  Hal  ini membuktikan bahwa serbuk hasil ekstraksi merupakan sodium alginat.
Pembuatan  dan  Karakterisasi  Membran Komposit Kitosan-Sodium Alginat Terfosforilasi
Membran ini transparan berwarna putih kekuningan.  Membran  yang  dihasilkan dikarakterisasi  gugus  fungsinya  dengan FTIR  dan  hasil  spektranya  menunjukkan bahwa pada membran tidak terdapat gugus fungsi  baru,  tetapi  tetap  terdapat  gugus fungsi  kitosan  yang  berupa  hidroksil  dan amino serta sodium alginat terdapat gugus fungsi hidroksil dan karboksilat.
Pada spektra pertama Gambar 2 terdapat gugus  OH  dan  N-H 2 membran  sebelum difosforilasi,  setelah  difosforilasi  dan literatur  berturut-turut  pada  bilangan gelombang  3502,49  –  3101,32  cm -1 ; 3581,93  cm -1 ;  dan  3421  cm -1 .  Selain  itu terdapat  ikatan  -COO streching  asym berturut-turut  pada  bilangan  gelombang
1639,38 cm -1 ; 1649,19 cm -1 ; dan 1616 cm - 1 .  Terdapat  pula  ikatan  COO- stretching sym berturut-turut pada bilangan gelombang  1423,37cm -1 ;  1419,66  cm -1 ; dan 1417 cm -1 . Pada membran terfosforilasi muncul peak baru  pada  bilangan gelombang  1151,54  cm -1 sebagai  gugus fungsi P = O atau fosfat yang sesuai dengan penelitian  Rakhmaningtyas  tahun  2012. Setelah  dilakukan  fosforilasi  terbentuk ikatan  baru  berupa  ikatan  ionic  antara gugus  NH 3+ dari  kitosan  dengan  gugus tripolifosfat (Wan et al ., 2003).
Dari  kedua  spektra  pada  Gambar  2 terdapat  perbedaan  antara  sebelum  dan setelah difosforilasi. Perbedaan spektra ini menunjukkan  bahwa  proses  fosforilasi berlangsung baik dan terbentuk ikatan baru. Ikatan baru dari gugus amonia pada kitosan dengan  tripolifosfat  memunculkan  peak baru pada spektra.
Gambar  2. Hasil  spektra  FTIR  membran komposit nonfosforilasi dan fosforilasi

## Penentuan  Membran  yang  Mempunyai Sifat Mekanik Optimal
Untuk  menentukan  variasi  membran yang  optimal  dilakukan  uji  sifat  mekanik, uji swelling air dan uji KPI. Nilai Modulus Young membran 4 variasi ditunjukkan pada Gambar  3.  Membran  yang  memiliki  nilai Modulus Young terbesar adalah variasi 8:1 (b/b).
Gambar  3. Diagram  antara  variasi komposisi membran dengan nilai Modulus Young
Hasil  uji swelling air  ditunjukkan  pada Gambar  4.  Membran  yang  memiliki swelling air  terkecil  adalah  variasi  8:1. Sedangkan hasil uji KPI ditunjukkan pada Gambar  5.  Membran  yang  memiliki  KPI terbesar  adalah  variasi  8:2.  Dalam  hal  ini yang  dipilih  sebagai  membran  optimal adalah  yang  memiliki  sifat  mekanik  yang kuat  karena  agar  membran  tidak  rapuh, tetapi  juga  memiliki  kinerja  yang  baik sebagai PEM, yakni memiliki swelling air yang kecil dan KPI yang relatif besar. Jadi membran yang optimal pada penelitian ini adalah variasi 8:1 (b/b).
Gambar  4. Diagram  antara  variasi komposisi membran dengan swelling air
Gambar  5. Diagram  antara  variasi komposisi membran dengan KPI
Pada fuel cell dibutuhkan membran yang memiliki swelling air yang kecil karena jika swelling air besar maka PEM akan mudah menggembung,
sehingga dapat memperbesar pori-pori dan dapat menurunkan kinerja PEM sebagai pemisah antara  anoda  dengan  katoda  (Dhuhita  dan Arti, 2010). Sedangkan KPI pada membran komposit kitosan-sodium alginat terfosforilasi hasil dari penelitian ini lebih besar  daripada  Nafion  117  yaitu    0,91 m eq /g.  Pada  PEM  dibutuhkan  KPI  yang besar,  karena  semakin  besar  KPI  maka kemampuan  membran  untuk  meneruskan proton dari anoda ke katoda juga semakin baik (Smitha et al ., 2005).

## Hasil uji morfologi menggunakan SEM
Dari  hasil  uji  SEM  terlihat  morfologi membran  (a)  terlihat  pori-pori  yang tersebar dengan ukuran pori 2-3,7µm. Jika dibandingkan  struktur  membran  (a)  dan lebih  rapat  dan  terlihat  rata  dibandingkan dengan membran (b).

## Hasil uji konduktivitas proton
Uji  penentuan  konduktivitas  proton dilakukan  untuk  mengetahui  estimasi konduktivitas  H + yang  merupakan  fungsi utama  dari  membran  pertukaran  proton. Konduktivitas proton ditentukan menggunakan EIS ( Electrochemical Impedance Spectroscopy ) tetapi
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0 1 2 4 0.0545 0.0901 0.0860 0.0085 M odul us Y oun g Konsentrasi SA (b/b)
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0 1 2 4 31.18% 19.14% 36.00% 43.35%
Sw el lin g ai r (% ) Konsentrasi SA (b/b)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 4 0.380 0.805 1.680 1.115 K P I m eq/g Konsentrasi SA (b/b)
sebelumnya direndam dengan H 2 SO 4 0,2 M terlebih  dahulu  untuk  mengaktifkan permukaan membran.
Konduktivitas  proton  yang  didapatkan sebesar 4,7 x 10 -5 S/cm. Hasil konduktivitas proton  ini  jika  dibandingkan  dengan konduktivitas  proton  Nafion  117  sebesar 0,086  S/cm  maka  hasil  konduktivitas proton membran komposit kitosan-sodium alginat  masih  sangat  kecil.  Penambahan sodium  alginat  dan  fosforilasi  setidaknya dapat  meningkatkan  nilai  konduktivitas proton  dan  lebih  tinggi  jika  dibandingkan dengan  nilai  konduktivitas  proton  kitosan yaitu sebesar 3,16 x 10 -7 S/cm (Sudaryanto et  al .,  2012).    Konduktivitas  proton  pada PEM harus memiliki nilai yang tinggi agar proses  perpindahan  proton  dari  anoda  ke katoda berjalan maksimal.
Gambar  6. Hasil  uji  morfologi  dengan SEM. (a) Permukaan atas membran  dan (b) Penampang melintang membran

## Hasil uji permeabilitas metanol
Uji  permeabilitas  metanol  bertujuan untuk  mengetahui  ketahanan  membran terhadap  metanol.  Uji  ini  dilakukan menggunakan  alat  difusi  dengan  5  M metanol  pada  membran.  Volume  metanol
yang keluar dicatat. Permeabilitas metanol yang diperoleh sebesar 72,7 x 10 -7 kg/cm 2 s. Hasil  ini  mendekati  nilai  permeabilitas metanol Nafion 117 pada penelitian Smitha et al . tahun 2005 yaitu sebesar 27,6 x 10 -8 kg/cm 2 s.  Pada  PEM  nilai  permeabilitas metanol  harus  memiliki  nilai  kecil  agar metanol  tidak  menembus  membran  dan keluar  dari  area  anoda  sehingga  metanol sebagai bahan bakar pada fuel cell semakin banyak terbuang. Membran hasil penelitian ini memiliki kemampuan yang cukup baik untuk bisa diaplikasikan sebagai PEM pada fuel cell karena nilai permeabilitas metanol mendekati  nilai  permeabilitas  metanol Nafion 117.

## Kesimpulan
PEM  dapat  dibuat  dari  bahan  polimer alam, yaitu kitosan dan sodium alginat. Jika kedua  larutan  tersebut  dicampurkan  maka akan  terbentuk  larutan  dope  yang  dapat dicetak untuk menjadi membran komposit kitosan-sodium  alginat  yang  kemudian difosforilasi  dengan  STPP  2N.Variasi perbandingan  komposisi  kitosan  dan sodium alginat yang optimal adalah dengan perbandingan  8  :  1  (b/b)  yang  memiliki Modulus Young sebesar 0,0901 kN/cm 2 dan swelling air  sebesar  19,14  %.  Membran komposit-kitosan terfosforilasi yang optimal  memiliki  konduktivitas  proton sebesar  4,7  x  10 -5 S/cm,  permeabilitas metanol sebesar 72,7 x 10 -7 .

## Daftar Pustaka
Husni,  A.,  Subaryono,  Pranoto,  Y.  dan Tazwir,  U.  (2012).  Pengembangan Metode Ekstraksi Alginat dari Rumput Laut Sargassum  sp .  sebagai  Bahan Pengental, Agritech , 32, 1 – 8 Kim, Y. S., Kim, D. S., Guiver, M. D. and Pivovar, B. S. (2011). Interpretation of Direct Methanol Fuel Cell Electrolyte Properties  Using  Non-Traditional Length-Scale  Parameters, Journal  of Membrane Science , 374, 49 – 58
54
Moura,  M.R.,  Aouada  F.  A.,  Avena- Bustillos R. J., McHugh T. H., Krochta J.  M.  and  Mattoso  L.  H.  C.  (2008).
Improved  Barrier  and  Mechanical Properties  of  Novel  Hydroxypropyl- methylcellulose  Edible  Films  with Chitosan/Tripolyphosphate Nano- particles, Journal of Food Engineering , 92, 448 – 453
Raharjo, J., Dedikarni, Wan, D. dan Wan, R.  (2007).  Perkembangan  Teknologi Material pada Sel Bahan Bakar Padat Suhu  Operasi  Menengah, Indonesian Journal of Material Science , 10, 28-34 Smitha,  B.,  Sridhar,  S.  and  Khan,  A.A.
(2005).  Chitosan-Sodium  Alginate
Polyion  Complexes  as  Fuel  Cell Membranes, European Polymer Journal , 41, 1859 – 1866 Smitha,  B.,  Devi,  A.D.  and  Sridhar,  S. (2008). Proton-Conducting Composite Membrane of Chitosan and Sulfonated Polysulfone for Fuel Cell Application, International  Journal  of  Hydrogen Energy , 33, 4138 – 4146 Sudaryanto,  Yulianti  E.,  Dimyati  A.  dan Jodi  H.  (2012).  Pengembangan Elektrolit  Padat  Berbasis  Kitosan untuk Baterai Kendaraan Listrik, Pusat Teknologi  Bahan  Industri  Nuklir, BATAN, 84, 1 – 10 Yohan,  N.,  R.  M.,  Hendrajaya,  L.  dan
Siradj,  E.  S.  (2005).  Sintesis  Bahan Membran Sel Bahan Bakar Kopolimerisasi  Stirena  pada  Film ETFE  dengan  Teknik  Iradiasi  Awal,
Teknologi , 9, 72 – 77 Williams,  M.  C.  (2011). Fuel  Cells:
Technologies  for  Fuel  Processing , Elsevier, Spain. Wan, Y., A.M. Katherine, Creber, Peppley, B. and Tam Bui, V. (2003), Synthesis, Characterization and Ionic Conductive Properties of Phosphorylated Chitosan Membranes, Macromol  Chemistry
Physic , 204, 850 – 858
Wang,  Y.,  Yang,  D.,  Zheng,  X.,  Jiang,  Z. and  Li,  J.  (2008).  Zeolite  Beta-Filled Chitosan  Membrane  with  Low Methanol  Permeability  for  Direct Methanol Fuel Cell, Journal of Power Sources , 183, 454 – 463.
Wee,  J.  (2006).  Applications  of  Proton Exchange  Membrane  Fuel  Cell Systems, Renewable  and  Sustainable Energy Reviews , 11, 1720 – 1738.