Perpustakaan Digital ITB

Membran penukar proton (PEM) memainkan peran penting dalam teknologi elektrolisis air untuk memproduksi hidrogen tanpa emisi karbon. Namun, Implementasi teknologi proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) menghadapi tantangan berupa kompleksitas sintesis material dan tingginya biaya produksi membran komersial, misalnya Nafion 212. Dalam beberapa dekade terakhir, berbagai upaya signifikan telah dilakukan untuk mengembangkan bahan PEM alternatif berbasis hidrokarbon, seperti produk tersulfonasi dari polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene oxide (PPO), dan polyimide. Namun, rantai utama polimer ini sering kali mengandung heterotatom, seperti gugus eter, yang rentan terdegradasi akibat serangan radikal bebas. Sebaliknya, polimer aromatik dengan rantai utama karbon murni menunjukkan stabiltias termal, kimia, dan sifat mekanis yang baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan polimer hidrokarbon aromatik tanpa gugus eter sebagai membran penukar proton untuk aplikasi elektrolisis air. Polimer hidrokarbon aromatik tersulfonasi SPP-PXOY berbasis p-terphenyl, o-terphenyl, dan 2,2,2-trifluoroacetophenone (TFAp), berhasil disintesis melalui kombinasi metode polimerisasi langsung dan pasca-sulfonasi. Metode ini menawarkan keunggulan berupa proses sintesis yang lebih sederhana, dilakukan pada temperatur dan tekanan ruang, dengan trifluoromethanesulfonic acid (TFSA) 75% v/v sebagai katalis. Oleum digunakan sebagai agen pensulfonasi untuk mencangkokkan gugus sulfonat (SO3H) pada rantai polimer. Hasil FTIR menunjukkan adanya gugus sulfon (R-SO2-R’) yang membentuk jembatan antar rantai, mengakibatkan terjadinya crosslinking pada membran dan menurunkan pembengkakan membran saat terhidrasi, sambil tetap mempertahankan konduktivitas proton yang baik. Membran komersial, seperti Nafion 212 memiliki glass transition temperatures (Tg) hingga 80 oC, sementara membran SPP-PXOY 06 menunjukkan stabilitas termal lebih tinggi hingga 350 °C. Konduktivitas proton pada suhu 30 oC sebesar 121 mS cm-1, lebih tinggi dibandingkan membran Nafion 212 yang hanya mencapai 104 mS cm-1 saat terhidrasi penuh. Secara keseluruhan, membran hidrokarbon aromatik tanpa gugus eter berbasis terphenyl menunjukkan potensi signifikan untuk pengembangan lebih lanjut dalam teknologi PEM.