Perpustakaan Digital ITB

Microbial fuel cell, MFC, merupakan biomesin yang menggabungkan prinsip biokimia dan elektrokimia untuk mengekstrak elektron yang tersimpan dalam material organik dan kemudian mengubahnya menjadi listrik. Dalam suatu MFC, mikroba elektroaktif hidup, dengan keseluruhan sistem enzimatiknya, dilibatkan untuk melangsungkan biokatalisis oksidasi bahan bakar organik; suatu anoda dimasukkan untuk mengalihkan elektron yang dihasilkan oleh sistem respirasi bakteri; dan sebaliknya suatu katoda memacu aliran elektron yang kemudian dapat diubah lebih lanjut menjadi lsitrik. Mikroba elektroaktif tersebar di berbagai sumber seperti tanah, kompos, air limbah dan lain-lain. Asupan bahan bakar organik dan atau nutrisi lain juga dapat berada secara melimpah dalam sumber matriknya serta dalam berbagai sumber-sumber ekonomis yang umumnya tersedia dalam kehidupan sehari-hari. Kelimpahan bakteri dan bahan bakar organik yang tidak terbatas merupakan dua alasan yang menarik untuk pengembangan sumber energi baru dan terbarukan MFC. Dalam penelitian ini dikembangkan MFC baik dengan sistem ruang ganda DCMFC dan ruang tunggal SCMFC dengan menggunakan lindi kompos sebagai sumber elektroaktif dan bahan bakar asetat. Untuk alasan keberlanjutan dan keuntungan- keuntungan lain yaitu kepraktisan dan ramah lingkungan, SCMFC sistem katoda udara dinilai lebih menarik. Persoalan utama dari SCMFC adalah kecilnya produksi daya terutama karena kinetika reaksi reduksi oksigen (ORR) yang lambat dalam bagian katoda. Oleh karena itu, pengembangan material katoda udara dengan aktivitas katalis yang memadai terhadap ORR sangat penting untuk mengatasi keterbatasan ini. Karbon felt dipilih sebagai bahan pendukung yang sesuai untuk fabrikasi katoda. Sedangkan, platinum (Pt) dan mangan oksida (MnOx) masing-masing merupakan katalis yang dimuatkan pada permukaan karbon felt melalui metode elektrodeposisi sederhana. Material yang dihasilkan, dinamai sebagai ACF@Pt dan ACF@MnOx, kemudian dikarakterisasi baik secara elektrokimia maupun fisikokimia untuk menentukan kinerja katalitiknya yang mendukung aplikasinya sebagai katoda udara yang efektif. Berdasarkan hal itu, baik material ACF@Pt maupun ACF@MnOx masing-masing diaplikasikan sebagai katoda udara dalam SCMFC dengan menggunakan lindi kompos sebagai sumber daya. Power density yang dihasilkan masing-masing adalah 140 mW m-2 dan 110 mW m-2. Lebih lanjut, kedua material tersebut memiliki potensi aplikasi lain yang cukup menjanjikan. Misalnya, ACF@Pt telah diaplikasikan sebagai anoda baik dalam DCMFC dan SCMFC dan mampu meningkatkan power density hingga 300 mW m-2. Menariknya, material ACF@Pt juga menunjukkan efektivitasnya dalam elektrokatalisis reaksi evolusi hidrogen. Sedangkan material ACF@MnOx menunjukkan aplikasi yang menjanjikan sebagai elektrokatalis dalam proses elektro-Fenton untuk proses mineralisasi material biorefraktori yang merupakan salah satu penyusun polutan berbahaya dalam air limbah.