pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan...

43

Upload: buidiep

Post on 16-Aug-2019

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg
Page 2: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg
Page 3: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

H2

Solid State dengan material dasar Mg

PenambahanNi

Mechanical Alloying

Temp. Ab/Desorbsi

Weight % H2

Storage system Volumetric hydrogen capacity

(kgH2 m-3)Gas hidrogen bertekanan tinggi (80Mpa) ~40

Hidrogen cair pada tangki cryogenic (-252oC) ~71

Solid satate hidrida 80-160

Syarat (US DOE FreedomCAR )

Kapasitas 9 Wt%

Temperatur -40 60

Page 4: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Mg

kelebihan

Kapasitas tinggi 7,6 wt%

Murah

kekurangan

Temperatur kerja tinggi diatas 350 C

Laju absorsi dan desorbsi yang lambat

50 jam

Page 5: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Ni

Meningkatkan Hydrogen capacity

(sheng- long lee 2010)

Variasi penambahan Ni 2 dan 5 wt%

Menurunkan temperatur kerja (varin-2007)

Variasi wt % Ni10, 15, 25 (G Liang, 1997)

Page 6: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Kecepatan putaran

400 rpm(A. Ranjbara, 2011)

240, 260, 300 rpm

(P.P. Chattopadhyay,2000)

250 rpmL wang, 2003

Page 7: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Perumusan Masalah

Pengaruh variasi penambahan unsur

Ni terhadap hydrogen

properties Mg

Pengaruh Variasi kecepata putaran milling terhadap

hidrogen properties Mg(Ni)

Page 8: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Tujuan PenelitianMembandingkan pengaruh penambahan Ni (2, 5, 10 Wt%) terhadap hidrogen properties yang disintesis dengan metode mechanical alloying.

Mengetahui pengaruh perubahan kecepatan putaran milling dengan variasi 200, 300, 400 rpm terhadap hidrogen properties Mg(Ni) yang disintesis dengan metode mechanical alloying.

Page 9: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg
Page 10: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Metal HidridaPembentukan metal hidrida

direct dissociative chemisorption electrochemical splitting water

Page 11: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Gambar 1.2 Skema penyerapan hidrogen (H2) dalam logam. (Zuttel A. et al., 2001)

H2 Mg + Ni

Penyerapan secara fisika Disosiasi dan penyerapan

secara kimia Difusi ke dalam sub

permukaan dan bulk Serta pembentukan hidrida

dengan pengintian dan pertumbuhan.

Page 12: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Gambar 1.2 Skema penyerapan hidrogen (H2) dalam logam. (Zuttel A. et al., 2001)

H2 Mg + Ni

Penyerapan secara fisika Disosiasi dan penyerapan

secara kimia Difusi ke dalam sub

permukaan dan bulk Serta pembentukan hidrida

dengan pengintian dan pertumbuhan.

Page 13: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Planetary Ball Mill PM 400

Mekanismepergerakan

PBM

Mekanismegerakan

bola

Mekanisme terjadinyatumbukan

Page 14: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Sintesis MgH2 sebagai material penyimpan hidrogen dengan

mechanical milling.

Comparison of hydrogen storage properties Mg-Ni from different

preparation methodA. Ranjbar dkk, 2011

Hasil terbaik pada BM cast Mg-Ni

Structural study and hydrogen sorption kinetics of ball-milled

magnesium hydrideHuaout J. Dkk, 1999

Hasil terbaik pada MgH2 hasil ball-mill

Mechanical alloying and hydrogen absorption properties of the Ng-Ni

systemG. Liang dkk, 1997

Hasil terbaik pada Mg-10wt%Ni

Hydrogen Desorption Properties of MgH2 nanocomposites with

nano-oxides and inco micrometric and nanometric-Ni

A study of stabikity of MgH2 in Mg-8at%Al alloy powder

M. Faniry, 2010Max absorpsi hidrogen 5 wt%

Hydrogen and dehydrogenitation behaviours of nanocrystaline Mg20Ni10-XCuX (x=0-4) alloys

prepared by meltspinningY.H. Zhong, 2010

Hasil terbaik pada Cu2 spun 30m/s

Hydrogen storage in binary and ternary Mg based alloys: A

comprehasive experimental studyW.P. Kalisvaart, 2010

Hasil terbaik pada Mg85Fe7.5Ti7.5

Effects of Ni adition on hydrogen storage of Mg17Al12 alloySheng-Long Lee, 2010

Hasil terbaik pada MA20N

Hydrogen storage properties of Mg-10wt% Ni alloys co-catalyzed

with niobium with multi walled carbon nanotubes

Sima Aminoroaya dkk, 2010Hasil terbaik pada Nb2-1.5Nb

Melting Casting

Mechanical ball-mill

Melt Spinning

Deposition

ElectrodepositionMETODOLOGY

Page 15: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg
Page 16: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg
Page 17: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Gambar 1.3 Diagram Alir Penelitian

Page 18: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Gambar 1.3 Diagram Alir Penelitian

Page 19: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

∑material Mg + Ni = 20 gr2 % Ni = 0.4 gr5% Ni= 1 gr10% Ni = 2 gr

Tabel 1.3 Komposisi bahan pada saat proses mechanical Alloying

Raw Material

Berat (Gr) Wt %Ni Berat total tiap

sampel% gr

Mg

19,6 2 0,4

2019,0 5 1

18,0 10 2

Page 20: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Pengujian Hydrogenisasi

Pengujian ini dilakukan dengan memasukkan sampel kedalam vial setelah itu divakum dan di isi dengan

Hydrogen 3 bar, lalu di naikkan temperaturnya di tube furnace hingga 250°C di holding selama 1 jam.

Page 21: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

PengujianPengujian DSC digunakan untuk

mengetahui Wt% Hydrogen dengan menggunakan teori A. Varin, 2008

Page 22: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil XRD 5 wt% Ni

Mg2Ni belum terbentuk pada penambahan 5 wt% Ni, pada semua kecepatan.

Page 23: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian XRD 10 wt%

Mg2 Ni mulai terbentuk pada kecepatan milling 300 rpm

Page 24: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil XRD 400 rpm

Mg2 Ni baru terbentuk pada penambahan 10 wt% Ni

Page 25: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian SEM

Perubahan Morfologi sebelum dan sesudah di Mechanical Alloying dengan perbesaran yang sama 500X

Ukuran partikel terukur 160 – 345 µm 38 - 46µm

Page 26: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian SEM

Semakin bertambah kecepatan milling, maka ukuran partikel semakin kecil, pada kecepatan penambahan Wt % Ni yang sama, 2 Wt% Ni

200 rpm 400 rpm300 rpm

Page 27: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian SEM

Semakin bertambah Ni, maka Aglomerasi dan Cold welding nya semakin banyak, pada kecepatan Milling yang sama, 200 rpm

2 wt% Ni 10 wt% Ni5 wt% Ni

Page 28: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian SEM

Aglomerasi dan Cold Welding yang terjadi setelah di milling, 2 Wt% Ni, 200 rpm.

Page 29: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi

Dari hasil pengujian, Magnesium Hydrida sudah terbentuk pada penambahan 2 wt% Ni, 200, 300, 400 rpm

Page 30: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi

Dari hasil pengujian, Magnesium Hydrida sudah terbentuk pada penambahan 2 wt% Ni, 300 rpm

Page 31: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi

Dari hasil pengujian, Magnesium Hydrida sudah terbentuk pada penambahan 2 wt% Ni, 400 rpm

Page 32: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi

Dari hasil pengujian, mulai terbentuk Mg2NiH0,3 pada penambahan Ni 5 wt% kecepatan 300 rpm

Page 33: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi

Dari hasil pengujian, mulai terbentuk Mg2NiH0,3 pada penambahan Ni 5 wt% kecepatan 200 rpm

Page 34: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi

Dari hasil pengujian, mulai terbentuk Mg2NiH0,3 pada penambahan Ni 5 wt% kecepatan 300 rpm

Page 35: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian DSC

Page 36: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian DSC

Page 37: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian DSC

Page 38: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Hasil Pengujian DSC, 5 wt% Ni

5 wt% Peak Area J/g T Onset T Puncak

200 12.93 389.6 404.68

300 176.29 352.69 404.7

400 102.11 389.44 426.06

Page 39: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Kurva Temperatur Laju Desorbsi

10% 5% 2%200 374,85 389,6 389,86300 364,95 352,69 367,69400 363,44 389,44 374,85

Page 40: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Kurva Wt%

10% 5% 2%200 0,07756 0,03522 0,02512300 0,10548 0,48024 0,21096400 0,36204 0,27816 0,33616

Page 41: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Kesimpulan1. Material Mg2Ni dapat disintesis dengan planetary ball mil pada kecepatan

400 rpm, dengan penambahan sebesar 10 Wt% Ni.

2. Penambahan Ni dapat mempercepat terjadinya difusi

3. Penambahan kecepatan miling dapat mempercepat terjadinya difusi.

4. Material Hydrida bisa di dapatkan pada temperatur 250°C dengan Holdingselama 1 jam pada tekanan 3 bar.

5. Hydrida yang terbentuk adalah MgH2 dan Mg2NiH0,3.

6. Wt% Hydrogen terbaik sebesar 0, 48 Wt%, didapatkan pada penambahann 5wt%Ni dengan kecepatan milling 300 rpm.

7. Temperatur Onset terbaik adalah 352,69 °C, pada penambahan 5 Wt% Ni,kecepatan milling 300 rpm.

Page 42: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg

Kesimpulan

1. Pengujian terhadap Hydrogenisasi diperlukan peralatan yang mampumengukur tekanan temperatur dan massa secara sangat teliti, sehinggadapat dibandingkan dengan referensi yang ada.

2. Perlu dilakukan pengujian dengan tekanan yang lebih tinggi untukmendapatkan wt% yang lebih besar.

3. Perlu di beri PCA saat Milling, agar tidak terjadi aglomerasi yangberlebihan.

Page 43: PENGARUH PENAMBAHAN Ni PADA Mg DAN KECEPATAN … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan milling dengan metode mechanical alloying terhadap sifat absorpsi dan desorpsi mg