Sintesis Hidrotermal La9,33Si6-xAlxO26-x/2 sebagai Material Elektrolit pada Sel Bahan Bakar Padatan

Octia Floweri/10506048, Dr. Bambang Prijamboedi

Bandung, Rabu 26 Mei 2010Seminar Tugas Akhir

Cadangan energi fosil menipis

SOFC, salah satu alternatif…

• Energi terbarukan• Residu sedikit, ramah

lingkungan

Permasalahan

• Selama ini kerja SOFC kurang ekonomis karena temperatur kerja yang tinggi (~1000O C)

• Perlu dicari komponen SOFC yang dapat berkerja baik pada suhu sedang (500-800O C)

“ELEKTROLIT”

La9,33(SiO4)6O2 berkerja baik pada suhu sedang

Elektrolit padat yang baik Konduktivitas ionik tinggi Konduktivitas elektron rendah

Elektrrolit padat sekarang ini…

YSZ

Konduktivitas tinggi pada temperatur kerja tinggi (~1000O C)

σ= 0,164 S/cm pada 1000ºC (Fergus,2009:8) La9,33(SiO4)6O2

Cukup baik menghantarkan ion oksida pada suhu sedang

σ = 1x10-2 sampai 2 x10-2 S/cm pada suhu 800OC

(Yoshioka,2006)

La9,33(SiO4)6O2

Akan tetapi,

• Sintesis pada umumnya membutuhkan suhu tinggi (~1300OC selama 48 jam)

HIDROTERMAL• Memanfaatkan keadaan

superkritis dan subkritis• Sistem tekanan tinggi

Keuntungan:

-Suhu Reaksi Rendah-

Pada penelitian ini…

Disintesis material La9,33Si6-xAlxO26-x/2 x=0; 0,5; 1; dan 1,5 dengan metode hidrotermal dan diteliti aspek

konduktivitasnya

Alat dan Bahan

Alat• Bomb Autoclave• Peralatan gelas

standar• Oven• XRD Powder• LCR Meter• SEM/EDAX

Bahan

• La2O3

• Na2SiO3

• Al2O3

• NaOH• Aquades

Prosedur Sintesis

La2O3,Na2SiO3, dan Al2O3 ditimbang secara

stoikiometrik

Autoclave

Dimasukkan ke dalam autoclave

Dipanaskan pada suhu 265 OC 72 jam.

NaOH 3M

Dimasukkan hingga

60% volume autoclave

PRODUK HIDROTERMA

L•Dicuci menggunakan aquades•Dikeringkan dengan oven pada suhu 110 OC selama 24 Jam

SERBUK PUTIH

PELET

DipresDisinter 1600OC 2jam,

1500OC 10 jam

Karakterisasi

PRODUK AKHIR

XRD POWDER

SEM/EDAX

DIFRAKTOGRAM

RIETICA

Fasa di dalam Produk

Morfologi Produk

Komposisi

Ukuran Partikel

Parameter Sel

Impedansi

Konduktivias

&

Ea

HASIL

Hasil Sintesis Hidrotermal

0 20 40 60 80 100-200

0200400600800

1000120014001600 0 20 40 60 80 100

0200400600800

1000 0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

2 theta

x= 0

x= 1,5

x= 1

Rel

ativ

e In

tens

ity (

arbi

trar

y un

it)

Perbandingan Fasa La(OH)3 dan La9,33

Setelah Sintering

0 20 40 60 80 100

0100200300400500600700

0 20 40 60 80 100

0100200300400500 0 20 40 60 80 100

-100010020030040050060070080090010001100120013001400

2 theta

x= 1

Re

lativ

e I

nte

nsi

ty (

arb

itra

ry u

nit)

x= 0

x= 1,5

Refinement x= 0

Rp Rwp x2 a c Vsel

13,305 13,400 0,247 9,7143 Å 7,1887 Å 587,494 Å3

Refinement x= 1

Rp Rwp x2 a c Vsel

17,979 17,998 0,272 9,7625 Å 7,1809 Å 592,695 Å3

Refinement x=1,5

Rp Rwp x2 a c Vsel

9,080 7,792 0,125 9,7220 Å 7,2256 Å 591,447 Å3

Hasil Refinement

Konduktivitas Ionik

5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000

0

-5000

-10000

-15000

-20000

Plot Z" terhadap Z' T= 500OCZ

''(O

hm

cm

)

Z' (Ohm cm)

x= 1 x= 1,5 x= 0 x= 0,5

Konduktivitas pada 500OC

Konduktivitas Ionik

Energi aktivasi

x Ea1(eV) Ea2 (eV)

0 0.063593 0.077036

0.5 0.068074 0.083154

1 0.058854 0.075226

1.5 0.046446 0.078329

Penutup

• Dihasilkan fasa apatit sebagai fasa utama.• Sintesis hidrotermal belum sempurna, masih diamati

fasa La(OH)3 perlu dicari kondisi sintesis agar dihasilkan fasa apatit tunggal.

• Setelah sintering 1600OC selama 2 jam dan 1500OC selama 10 jam dihasilkan fasa apatit tunggal untuk x= 1,5. Akan tetapi, masih diamati fasa La2O3 pada x= 0 dan x= 1,5.

• Konduktivitas maksimum terjadi pada nilai x= 1 (pada 500OC) mencapai 3.65 x 10-4 S/cm.