Studi Pengaruh Co-doping Neodymium (Nd) Terhadap Sifat Fisik Elektrolit Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z dengan Metode Sol-Gel untuk Aplikasi IT-SOFC

dokumen-dokumen yang mirip
SINTESIS DAN KARAKTERISASI ELEKTROLIT Ce 0,9

KONDUKTIVITAS IONIK KOMPOSIT ELEKTROLIT SAMARIUM TERDOPING CERIUM-(Li/Na) 2 UNTUK SOLID OXIDE FUEL CELL BERSUHU RENDAH

Pembuatan Nanopartikel CeO 2 dengan Metode Simple Heating : Efek Penambahan Massa Polyethyleneglycol (PEG) Terhadap Ukuran Kristal yang Terbentuk

Bab III Metodologi Penelitian

PERFORMA ELEKTROKIMIA KOMPOSIT KATODA BERBASIS La 0,6 UNTUK SOLID OXIDE FUEL CELL BERSUHU RENDAH O 3- Fe 0,8

PEMBUATAN KERAMIK BETA ALUMINA (Na 2 O - Al 2 O 3 ) DENGAN ADITIF MgO DAN KARAKTERISASI SIFAT FISIS SERTA STRUKTUR KRISTALNYA.

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

ABSTRAK. Kata kunci: Sel bahan bakar oksida padat, CSZ, CaO, PVA, Slip casting.

BAB I PENDAHULUAN. Di zaman sekarang, manusia sangat bergantung pada kebutuhan listrik

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Padilah Muslim, 2014

BAB I PENDAHULUAN. Energi merupakan hal yang sangat penting dan dibutuhkan oleh setiap

HASIL DAN PEMBAHASAN. didalamnya dilakukan karakterisasi XRD. 20%, 30%, 40%, dan 50%. Kemudian larutan yang dihasilkan diendapkan

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah

2014 PEMBUATAN BILAYER ANODE - ELEKTROLIT CSZ DENGAN METODE ELECTROPHORETIC DEPOSITION

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN. Indonesia. Hal ini berarti meningkat pula kebutuhan manusia termasuk dari

Sintesis Komposit TiO 2 /Karbon Aktif Berbasis Bambu Betung (Dendrocalamus asper) dengan Menggunakan Metode Solid State Reaction

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2013 sampai dengan Juni 2013 di

I. PENDAHULUAN. kinerjanya adalah pemrosesan, modifikasi struktur dan sifat-sifat material.

BAB III METODE PENELITIAN

PASI NA R SI NO L SI IK LI A KA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil preparasi bahan baku larutan MgO, larutan NH 4 H 2 PO 4, dan larutan

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

III. METODOLOGI PENELITIAN. analisis komposisi unsur (EDX) dilakukan di. Laboratorium Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) Batan Serpong,

SEMINAR NASIONAL BASIC SCIENCE II

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. hal ini memiliki nilai konduktifitas yang memadai sebagai komponen sensor gas

ASPEK STRUKTUR DAN KONDUKTIVITAS La 1-x (Sr,Ca) x FeO 3-δ SEBAGAI BAHAN KATODA PADA SEL BAHAN BAKAR PADATAN TESIS

Bab III Metodologi Penelitian

BAB III METODE PENELITIAN. penelitian ini dilakukan pembuatan material keramik komposit LSM-YSZ-GDC

I. PENDAHULUAN. oleh H.K Onnes pada tahun 1911 dengan mendinginkan merkuri (Hg) menggunakan helium cair pada temperatur 4,2 K (Darminto dkk, 1999).

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1 Pengaruh Suhu Sinter Terhadap Struktur Kristal

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... UCAPAN TERIMA KASIH... ABSTRAK... ABSTRACT... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN...

PENGARUH DOPAN Y 2 O5, Er 2 O 3 DAN CaO TERHADAP SIFAT FISIS DAN KONDUKTIVITAS BISMUTH OXIDE (Bi2O3) SEBAGAI ELEKTROLIT PADAT PADA SISTEM SOFC

BAB III METODE PENELITIAN. penelitian ini dilakukan pembuatan keramik komposit CSZ-Ni dengan

EFEK CuI TERHADAP KONDUKTIVITAS DAN ENERGI AKTIVASI (CuI) x (AgI ) 1-x (x = 0,5-0,9)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. sol-gel, dan mempelajari aktivitas katalitik Fe 3 O 4 untuk reaksi konversi gas

JURNAL TEKNIK POMITS 1-6 1

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini telah dilaksanakan pada bulan Februari sampai Juni 2013 di

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Mulai. Persiapan alat dan bahan. Meshing AAS. Kalsinasi + AAS. Pembuatan spesimen

Sintesis Nanokomposit Karbon-TiO 2 Sebagai Anoda Baterai Lithium

4 Hasil dan pembahasan

BAB I PENDAHULUAN. meningkat. Peran listrik dalam kehidupan manusia sangatlah penting karena

SINTESIS DAN UJI KONDUKTIFITAS MATERIAL KONDUKTOR IONIK BERBASIS MAGNESIUM MELALUI METODE SOL-GEL ANORGANIK

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

I. PENDAHULUAN. komposit. Jenis material ini menjadi fokus perhatian karena pemaduan dua bahan

BAB III METODE PENELITIAN. penelitian ini dilakukan pembuatan keramik CSZ-NiO untuk elektrolit padat

Bab 3 Metodologi Penelitian

Gambar 10. Skema peralatan pada SEM III. METODE PENELITIAN. Untuk melaksanakan penelitian digunakan 2 jenis bahan yaitu

PENGARUH VARIASI MILLING TIME dan TEMPERATUR KALSINASI pada MEKANISME DOPING 5%wt AL NANOMATERIAL TiO 2 HASIL PROSES MECHANICAL MILLING

PENGARUH SUHU SINTER TERHADAP KARAKTERISTIK DIELEKTRIK KERAMIK CALCIA STABILIZIED ZIRCONIA (CSZ) DENGAN PENAMBAHAN 0.5% BORON TRIOXIDE (B 2 O 3 )

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

PENGARUH KONDISI ANNEALING TERHADAP PARAMETER KISI KRISTAL BAHAN SUPERKONDUKTOR OPTIMUM DOPED DOPING ELEKTRON Eu 2-x Ce x CuO 4+α-δ

SYNTHESIS THIN LAYER ZnO-TiO 2 PHOTOCATALYSTS SOL GEL METHOD USING THE PEG (Polyethylene Glycol) AS SOLVENTS SCIENTIFIC ARTICLE

SINTESIS DAN KARAKTERISASI UNDER-DOPED SUPERKONDUKTOR DOPING ELEKTRON Eu 2-x Ce x CuO 4+α-δ

PENGARUH TEMPERATUR SINTERING KARBON AKTIF BERBASIS TEMPURUNG KEMIRI TERHADAP SIFAT LISTRIK ANODA BATERAI LITIUM

PENGARUH PENAMBAHAHAN PARTIKEL MAGNETIK Fe 3 O 4 TERHADAP PENINGKATAN KONDUKTIVITAS MEMBRAN POLIMER ELEKTROLIT (PVA LiOH)

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT LISTRIK SUPERKONDUKTOR Eu 2-x Ce x CuO 4+α-δ (ECCO) UNTUK UNDER-DOPED

Sintesis Nanopartikel ZnO dengan Metode Kopresipitasi

EFEK DUAL DOPING Mg + DAN Al - TERHADAP ANODA Li4Ti5O12 MENGGUNAKAN REAKSI SOLID STATE DAN HIDROTERMAL

SINTESIS SERBUK MgTiO 3 DENGAN METODE PENCAMPURAN DAN PENGGILINGAN SERBUK. Abstrak

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 1, (2014) ISSN: ( Print) F-108

SINTESIS BAHAN YSZ (YTTRIA STABILIZED ZIRCONIA, Y 2 O 3 -ZrO 2 ) DENGAN METODE REAKSI PADATAN DAN KARAKTERISASINYA

SINTESIS DAN KARAKTERISASI MAGNESIUM OKSIDA (MgO) DENGAN VARIASI MASSA PEG-6000

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SIFAT MAGNETIK BARIUM M-HEKSAFERRIT DENGAN DOPING ION Zn PADA VARIASI TEMPERATUR RENDAH

BAB IV ANALISA DATA & PEMBAHASAN

III. METODE PENELITIAN. Penelitian telah dilaksanakan selama tiga bulan, yaitu pada bulan September 2012

Menyetujui Komisi Pembimbing:

PENGARUH PENAMBAHAN BORON TRIOXIDE (B 2 O 3 ) TERHADAP KARAKTERISTIK DIELEKTRIK KERAMIK CALCIA STABILIZED ZIRCONIA (CSZ)

BAB III METODE PENELITIAN. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen

PENGARUH TEMPERATUR KALSINASI PADA PEMBENTUKAN LITHIUM IRON PHOSPHATE (LFP) DENGAN METODE SOLID STATE

KARAKTERISASI TiO 2 (CuO) YANG DIBUAT DENGAN METODA KEADAAN PADAT (SOLID STATE REACTION) SEBAGAI SENSOR CO 2

HASIL DAN PEMBAHASAN. Struktur Karbon Hasil Karbonisasi Hidrotermal (HTC)

Pengaruh Rapat Arus dan Asam Borat terhadap Kualitas dan Morfologi Hasil Elektrodeposisi Kobal pada Substrat Tembaga

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian yang dilakukan di Kelompok Bidang Bahan Dasar PTNBR-

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari hingga Mei 2012 di Laboratorium. Fisika Material, Laboratorium Kimia Bio Massa,

Karakterisasi Sensor TiO 2 Didoping ZnO untuk Mendeteksi Gas Oksigen

Uji Kekerasan Sintesis Sintesis BCP HASIL DAN PEMBAHASAN Preparasi Bahan Dasar

PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI LEMBARAN GRAFIT UNTUK BAHAN ANODA PADA BATERAI PADAT LITHIUM

BAB I PENDAHULUAN. Batu bara + O pembakaran. CO 2 + complex combustion product (corrosive gas + molten deposit

BAB I PENDAHULUAN. Telah disadari bahwa kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi harus

ABSTRAK. STRUKTUR, KONDUKTIVITAS, DAN KINERJA SEL DARI ELEKTROLIT CERIA DOPING GANDA Ce1-x-yGdxLnyO2-δ (Ln=Dy, Er, atau Nd dan x,y=0,05 atau 0,1)

SINTESIS SERBUK MgTiO 3 DENGAN ADITIF Ca DARI BATU KAPUR ALAM DENGAN METODE PENCAMPURAN LARUTAN

BAB 4 DATA DAN ANALISIS

1 BAB I BAB I PENDAHULUAN

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada September hingga Desember 2015 di

PENINGKATAN KONDUKTIFITAS ION OKSIGEN DARI ELEKTROLIT PADAT PADA SISTEM SOLID OXIDE FUEL CELLs.

DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR ISTILAH DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG BAB I

PEMBUATAN MEMBRAN RAPAT LaCo 1-x Cu x O 3-δ

PENGARUH KONSENTRASI DOPING CE TERHADAP SIFAT LISTIK MATERIAL EU 2-X CE X CUO 4+Α-Δ PADA DAERAH UNDER-DOPED

BAB II KAJIAN PUSTAKA. Sejak ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Jerman Christian Friedrich

Gambar 4.2 Larutan magnesium klorida hasil reaksi antara bubuk hidromagnesit dengan larutan HCl

Bab IV Hasil dan Pembahasan

ANALISIS STRUKTUR DAN SIFAT MAGNET BAHAN SUPERKONDUKTOR Eu 2-x Ce x CuO 4+α-δ ELECTRON-DOPED

1. Departemen Fisika, Fakultas FMIPA, Universitas Indonesia, Depok 16424

METODE SOL-GEL RISDIYANI CHASANAH M

BAB IV HASIL dan PEMBAHASAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

PEMBUATAN BATANG PELET La 2-2X Sr 1+2X Mn 2 O7 SEBAGAI BAHAN PENUMBUH KRISTAL TUNGGAL

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi:

Studi Pengaruh Co-doping Neodymium (Nd) Terhadap Sifat Fisik Elektrolit Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z dengan Metode Sol-Gel untuk Aplikasi IT-SOFC Jarot Raharjo 1 *, Masmui 2, dan Wahyudin 3 1,2,3* Pusat Teknologi Material, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, Gd.224 Puspiptek Serpong, Tangerang Selatan, 15314, Indonesia * E-mail: jarot.raharjo@bppt.go.id, jarotraharjo@gmail.com Abstract Neodymium and Gadolinium co-doped ceria (Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z ) is a promising alternative as a solid electrolyte for intermediate temperature solid oxide fuel cell (IT-SOFC) due to its low operating temperature and its high electrical conductivity. Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z powders, with x=0.25, 0.50 and 0.75mol% of neodymium were successfully syhnthesized with a sol-gel method and citric acid as an organic precursor. The samples were calcined at temperature of 750 o C for 5 hours. The powders properties were then characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, thermal gravimetry analysis, and the sintered pellets were evaluated by Archimedes method for calculate the density. Sintered Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z samples exhibited the maximum theorical density of 97% which is suitable for solid electrolytes. The Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z powders consist of face-centered cubic fluorite ceria structure confirmed with x-ray diffraction (XRD). methodology investigated showed a better control of stoichiometry, impurities, and low cost. Keywords: Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z, sol-gel, IT-SOFC. Pendahuluan Pengembangan teknologi fuel cell sebagai energi alternatif ditujukan untuk mengurangi dampak negatif dari efek pembakaran energi fosil yang biasa digunakan sebagai sumber energi listrik. Dampak negatif yang ditimbulkan beragam mulai dari polusi udara, pencemaran lingkungan, pemanasan global dan pemicunya berbagai macam penyakit. Solid oxide fuel cell (SOFC) merupakan salah satu dari beberapa jenis fuel cell. SOFC menggunakan elektrolit dalam bentuk padat dan mampu secara langsung menghasilkan energi listrik dari energi kimia tanpa mengeluarkan emisi yang berbahaya. Sel elektrolit padat pada perangkat SOFC memiliki beberapa kriteria, yaitu stabil terhadap suhu operasi tertentu, densitas elektrolit diatas 95% dan struktur kristal dengan bentuk cubic-fluorite (Kilner & Burriel, 2014). Elektrolit yang digunakan pada perangkat SOFC, salah satunya menggunakan bahan gadolinium doped cerium (GDC). GDC memiliki konduktivitas yang tinggi pada suhu operasi sedang (600-800 C). Namun demikian, GDC mudah mengalami reduksi parsial pada sistem suhu operasi sedang sehingga stabilitasnya berkurang seiring dengan penggunaannya (Steele, 2000; Kharton et al., 2001). Berkurangnya stabilitas GDC dapat diatasi dengan menggunakan co-doping kedalam GDC. Penelitian yang dilakukan oleh Wang et al., (2004) telah membuktikan bahwa co-doping dapat mengurangi reduksi parsial pada bahan dan meningkatkan stabilitas pada operasi suhu sedang sehingga meningkatkan konduktivitas. Neodymium memiliki radius ionik yang lebih besar dari pada cerium. Menurut Karlin (2005), jika radius ionik pada co-dopant lebih besar dari pada radius ionik host-nya maka dapat memperbesar unit sel host, yang dalam hal ini adalah Cerium. Unit sel yang semakin besar ini, dapat mentransport ion lebih baik. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Faber et al., (1989) menunjukkan bahwa Neodymium memiliki energi aktivasi terendah dalam mentransport ion pada single doped. Sehingga pada penelitian ini, Neodymium dijadikan sebagai co-dopant. Perangkat SOFC banyak menggunakan logam tanah jarang sebagai bahan utamananya seperti gadolinium (Gd), cerium (Ce), Neodymium (Nd) dan lain sebagainya. Disisi lain, potensi logam tanah jarang banyak terdapat di Indonesia sebagai mineral ikutan, telah diidentifikasi berada pada mineral emas dan timah aluvial termasuk bauksit dan tembaga. Potensi logam tanah jarang yang banyak terdapat di Indonesia adalah Cerium (Ce), Lantanum (La) dan Neodymium (Nd). Potensi logam tanah jarang pada bijih timah diperkirakan dapat dieksploitasi sekurangkurangnya hingga 20 tahun dengan kapasitas produksi logam timah sebesar 30 ribu ton per tahun Meskipun potensi logam tanah jarang cukup tinggi, namun belum banyak data tentang logam tanah jarang dan pemanfaatannya di Indonesia (Bambang Sunendar, 2014). Oleh karena itu, penelitian tentang aplikasi logam tanah jarang menjadi sangat penting untuk mengetahui peningkatkan nilai tambah dari bahan baku lokal. A01-1

Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah teknik sol-gel (Jarot et al. 2012), dengan prekursor yang digunakan adalah Ce(NO 3 ) 3.6H 2 O (SigmaAldrich), Gd(NO 3 ) 3.6H 2 O (SigmaAldrich), Nd(NO 3 ) 3.6H 2 O (SigmaAldrich) dan asam sitrat (Merck) sebagai organik prekursor. Bahan-bahan prekursor tersebut ditimbang sesuai dengan perhitungan stoikiometri untuk mendapatkan Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z dengan nilai x adalah 0.25, 0.50 dan 0.75. Masing-masing prekursor dilarutkan dengan air demineral di dalam beaker glass secara terpisah dan kemudian di campurkan. Campuran larutan dipanaskan pada temperatur 80 C dan diaduk dengan menggunakan magnetic stirrer hingga larutan berubah warna menjadi kuning dan berbentuk foam. Kemudian foam tersebut dikeringkan pada suhu 110 o C selama 24 jam. Sampel yang telah dikeringkan dihaluskan dengan mortar dan selanjutnya dikalsinasi selama 5 jam pada suhu 700 C Serbuk material elektrolit kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan X-ray Difraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), dan energy dispersive x-ray (EDX) untuk melihat sifat fisis dari serbuk komposit elektrolit. Sedangkan sebagian serbuk dibuat menjadi pelet dengan uni-axial pressed pada tekanan 2 ton dan kemudian disintering pada suhu 1350 o C selama 2 jam dengan heating rate 2 o C/min untuk menghasilkan pelet yang dense. Pelet ini yang nantinya akan dikarakterisasi untuk melihat sifat elektrokimia komposit elektrolit menggunakan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Hasil dan Pembahasan Sintesis elektrolit GDC Co-doped Neodymium (Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z ) dibuat dengan menggunakan metode sol-gel. Suhu kalsinasi yang digunakan adalah 700 C karena semua komponen volatil pada bahan gadolinium doped cerium (GDC) sudah hilang ketika dikalsinasi pada suhu 700 C (Steele, 2000). Serbuk hasil kalsinasi dikarakterisasi untuk mengetahui sifat fisis elektrolit pada variabel pengaruh komposisi co-dopant yang berbeda. Gambar 1. menunjukkan pola difraksi sinar-x pada serbuk sampel Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z (x = 0.25, 0.50, dan 0.75) setelah dikalsinasi 700 C selama 5 jam. Pada gambar 1 tersebut dapat dilihat dengan jelas bahwa ketiga pola hasil difraksi sinar-x menunjukkan single phase dengan struktur cubic fluorite. Ketiga pola dengan fasa tunggal ini membuktikan bahwa sintesis Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z dapat dilakukan dengan metode sol-gel. Radius ionik yang dimiliki oleh Nd3+ lebih besar dari pada Gd 3+ dan radius ionik Gd 3+ lebih besar dari pada Ce 4+. Dengan demikian, Nd 3+ yang mensubstitusi Ce 4+ mengalami perbesaran sehingga unit sel CeO2 mengalami pergeseran puncak ke arah 2θ yang lebih kecil. Pergeseran yang terjadi berbanding lurus dengan konsentrasi dopant dan dalam hal ini pergeseran terjadi ketika konsentrasi Nd 3+ meningkat (Karlin, 2005). Puncak Nd 3+ tidak terdeteksi, melainkan hanya puncak GDC. Tidak terdeteksinya Nd 3+ mengindikasikan bahwa Nd 3+ telah tersubstitusi kedalam GDC dengan mengganti Ce 3+ di dalam kisi kristal. Gambar 1. Pola difraksi sinar-x Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z dengan variasi komposisi nilai x Gambar 2.a-2.c, diperlihatkan karakterisasi sampel serbuk dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope). Gambar tersebut menunjukkan efek dari variasi komposisi first dopant dengan second dopant. Semua sampel cenderung mengalami agglomerasi salah satunya karena adanya pengaruh dari dopan Nd 3+ yang memiliki radius ionik yang besar. Komposisi sampel juga di uji dengan menggunakan EDS (Energy Dispersive X-ray) dan hasilnya menunjukkan bahwa semua elemen dalam sampel terdeteksi. A01-2

(a) (b) A01-3

(c) Gambar 2.. Morfologi SEM dan pola EDS (a) Ce 0.9 Gd 0.75 Nd 0.25 (b) Ce 0.9 Gd 0.50 Nd 0.50 (c) Ce 0.9 Gd 0.25 Nd 0.75 Gambar 2.a menunjukkan bentuk partikel yang berupa sponge pada sample Ce 0.9 Gd 0.75 Nd 0.25. Pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa sample juga terdiri dari aglomerat berpori. Hasil EDX pada sampel Ce 0.9 Gd 0.75 Nd 0.25 menunjukan adanya komponen oksigen, cerium dan gadolinium. Neodymium yang tidak terdeteksi pada EDX bisa dikarenakan limit deteksi ataupun sampel yang tidak homogen serta jumlah Nd yang sedikit. Hal ini dikarenakan bahwa analisis EDX dilakukan hanya pada spot tertentu tidak mewakili semua serbuk yang dianalisis. Gambar 2.b. menunjukkan bentuk serbuk Ce 0.9 Gd 0.50 Nd 0.50 yang serupa dengan sampel Ce 0.9 Gd 0.75 Nd 0.25 yaitu berbentuk sponge dan membentuk gumpalan berpori. Hasil EDX pada sampel Ce 0.9 Gd 0.50 Nd 0.50 menunjukan adanya unsur teridentifikasi adalah oksigen, cerium, gadolinium dan neodymium. Hal ini menunjukan bahwa komposisi hasil analisis telah sesuai dengan formulasi yang dibuat. Gambar 2.c. menunjukkan morfologi SEM dan pola EDX pada serbuk Ce 0.9 Gd 0.25 Nd 0.75 dimana terlihat bahwa ukuran aglomerat ataupun partikelnya semakin kecil. Pada sampel ini, bentuk partikel sama dengan sampel sebelumnya yaitu berbentuk sponge dan menggumpal namun terlihat ukuran partikelnya dan jumlah aglomerasinya lebih kecil dibandingkan dengan sampel sebelumnya. Pola EDX yang terindentifikasi unsur pada sampel Ce 0.9 Gd 0.25 Nd 0.75 yaitu ada oksigen, cerium, gadolinium dan neodymium. Terlihat dalam peak EDX bahwa komposisi neodymium (Nd) lebih banyak dibandingkan dengan gadolinium (Gd) hal ini sesuai dengan formulasi yang dibuat. Morfologi GDC tanpa co-dopant seperti serpihan sedangkan GDC dengan co-dopant Nd 3+ memiliki bentuk yang berpori atau sponge dengan ukuran partikel yang bervariasi. Bentuk berpori yang dimiliki oleh ketiga sampel ini diduga disebabkan oleh adanya Neodymium yang digunakan sebagai dopan seperti yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya (Raikumar et al. 2015). Ukuran partikel dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor, yaitu konsentrasi dopan dan perbandingan nitrat - sitrat (Rahaman & Zhou, 1999). Penelitian yang dilakukan oleh Priyasarsini et al., (2016) juga menunjukkan bahwa meningkatnya konsentrasi Nd 3+ sebagai dopan dapat mereduksi ukuran partikel dan aglomerasi akan semakin berkurang. Gambar 3. menunjukkan kurva TGA dari serbuk sampel Ce 0.9 Gd 0.1 O 1.98, Ce 0.9 Gd 0.075 Nd 0.025 O 1.98, Ce 0.9 Gd 0.050 Nd 0.050 O 1.98, dan Ce 0.9 Gd 0.025 Nd 0.075 O 1.98 yang telah dikalsinasi pada temperatur 700 C selama 5 jam. Kurva TGA dari semua sampel menunjukan bahwa sampel mengalami sedikit kehilangan massa. Kehilangan massa pada sampel dapat saja terjadi karena adanya terbakarnya bahan sisa atau residu, molekul air yang terserap di permukaan bubuk dan reduksi kation (Dhanalakshmi et al., 2016). Reduksi kation yang terjadi diperkirakan merupakan reduksi Ce 4+ menjadi Ce 3+ karena Cerium sangat mudah sekali mengalami reduksi parsial pada temperatur diatas 700 C. TGA juga menjukkan bahwa fraksi yang tereduksi pada ketiga sampel mengalami penurunan, diperkirakan karena meningkatnya konsentrasi co-dopant yang dapat mengurangi reduksi parsial pada sampel (Wang et al., 2004). A01-4

Gambar 3. Pola TGA pada sample GDC10 dan GDC Co-doped Nd. Gambar 4. Menunjukkan pelet elektrolit Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z yang telah disintering pada suhu 1350 C selama 2 jam. Pelet tersebut kemudian diuji densitasnya dengan menggunakan prinsip Archimedes. Hasil pengukuran yang ditunjukkan pada Tabel 1. diperlihatkan bahwa sampel memiliki densitas sekitar 95% ~ 97%. Sel elektrolit perlu memiliki kepadatan diatas 95%, hal ini untuk mencegah porositas terbuka sehingga gas yang digunakan pada reaktan tidak mengalami perpindahan dari anoda ke katoda dan sebaliknya. Besarnya densitas dari suatu material dapat dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu temperatur kalsinasi dan sintering, tekanan dan ukuran kristal, tekanan yang diberikan pada suatu material, dapat menyebabkan berkurangnya volume dan meningkatnya densitas. (Huang et al., 2007). Gambar 4. Pelet elektrolit Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z Tabel 1. Hasil pengukuran densitas elekt 1 No Komposisi Densitas 1 GDC Nd 0,025 96.8596 2 GDC Nd 0,050 95.6633 3 GDC Nd 0,075 95.6757 Green pellet harus disinterring dengan temperatur yang tinggi jika memiliki ukuran partikel yang besar untuk mencapai densitas yang cukup sehingga dapat menghilangkan sebagian pori. Suhu sintering yang lebih tinggi biasanya menghasilkan material densitas tinggi tetapi, hal itu juga dapat menyebabkan reaksi antar muka yang tidak diinginkan selama co-sintering elektrolit dan lapisan katoda atau anoda. Pemberian panas yang berlebih ini juga bisa A01-5

menyebabkan retakan pada green pellet sebagai akibat dari pelepasan oksigen karena terduksinya CeO 2 menjadi Ce 2 O 3.(Tsoga et al. 2000). Kesimpulan Komposit berbasis gadolinium doped cerium (GDC) co-doped neodymium (Nd) telah dipelajari sebagai elektrolit untuk solid oxide fuel cell bersuhu operasi menengah (IT-SOFC). Serbuk Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z telah berhasil disentesis menggunakan teknik sol-gel. Dari analisis menggunakan XRD dapat dilihat dengan jelas bahwa pola hasil difraksi sinar-x menunjukkan single phase dengan struktur cubic fluorite. Pola XRD dengan fasa tunggal ini membuktikan bahwa sintesis Ce 0.9 Gd 1-x Nd x O 2-z dapat dilakukan dengan metode sol-gel. Morfologi SEM menunjukkan bahwa penambahan dopan Nd telah menyebabkan perubahan morfologi dan ukuran partikel. Sel elektrolit dengan konsentrasi dopan Neodymium lebih besar, memiliki material tereduksi lebih sedikit dan ukuran partikel yang lebih kecil. Dari optimasi proses sintering telah dihasilkan pelet elektrolit yang padat (>95%) dan telah memenuhi syarat sebagai elektrolit yang baik. Untuk mengetahui prestasi elektrokimia sel elektrolit perlu dilakukan pengujian menggunakan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) pada suhu operasi tertentu. Daftar Pustaka Kilner, John A. and Burriel, M onica. Materials for Intermediate-Temperature Solid-Oxide Fuel Cells. Dep. of Materials. 2014; 44: 365-393 Steele, B.C.H. Solid State Ionics. 2000; 129 (1-4): 95-110. Kharton, V., Figueiredo, F. M., Navarro, L., Naumovich, E. N., Kovalevsky, A. V., Yaremchenko, A. A., Viskup, A. P., Carneiro, A., Marques, F. M. B., Frade, J. R. Ceria-based materials for solid oxide fuel cells. Journal Of Material Science. 2001; 36: 1105 1117. Karlin, K.D. Progess In Inorganic Chemistry. 2005; volume 54. John Wiley & Son, inc. ISBN :0-471-72348-7. Faber, J. Geoffroy, G. Roux, A. Abélard, P. A Systematic Investigation of the DC Electrical Conductivity of Rare- Earth Doped Ceria. Appl. Phys.A. 1989; 49: 225-232. Sunendar, Bambang. Potensi dan Strategi Pemanfaatan Rare Earth Elements. Dipresentasikan pada acara Focus Group Discussion Kementerian Perindustrian. Bandung. Juni 2014. Jarot, R., Andanastuti, M., Wan Ramli, W.D., Norhamidi, M., Edy H.M. Physical and Thermal Characterisation of SDC-(Li/Na)2CO3 Electrolyte Ceramic Composite. Sains Malaysiana. 2012; 41(1): 95-102. Rajkumar, k., Muthukumar, M., Mangalaraja, R. V. Electrochemical degradation of C.I. Reactive Orange 107 using Gadolinium (Gd 3+ ), Neodymium (Nd 3+ and Samarium (Sm 3+ ) doped cerium oxide nanoparticles. International Journal of Industrial Chemistry. 2015; 6:285 295. Rahaman, M. N. & Zhou, Y. C. Effect of solid solution additives on the sintering of ultra-fine CeO2 powders. J. Euro. Ceram. Soc. 1995; 15, 939 Dhanalakshmi, B., Pratap, K., Rao, B., Parvatheeswara, R., Subba P. S. V. Effect of Mn Doping on Structural, Dielectric and multiferroic Properties Of BiFeO3 Nanoceramic. Journal Of Alloys and Compound. 2016; 6: 745-752. Priyasharsini, N., Thamilsevan, S., Sangeetha, S., Vairam, S. Effect of Neodymium Substitution on Structural, Optical, Magnetic and Antibacterial Activity of Zinc Selenide Nanoparticles. Journal of Ovonic Research. 2016; 12(2): 285 295. Wang, F. Y., Chen, S., and Cheng, S. Gd3+ and Sm3+ co-doped ceria based electrolytes for intermediate temperature solid oxide fuel cell. Electrochemistry Communications. 2004; 6: 743-746. Huang, B., Wang, S.R., Liu, R.Z., Ye, X.F., Nie, H.W., Sun, X.F. and Wen T.L. Performance of Ni/ScSZ cermet anode modified by coating with Gd0.2Ce0.8O2 for a SOFC. Mater. Res. Bull. 2007; 42(9) : 1705-1714. Tsoga, A., Naoumidis and D. Stover. Solid State Ionics. 2000; 135: 403-408. A01-6

Lembar Tanya Jawab Moderator: Joni Prasetyo (BPPT, Jakarta) 1. Penanya : Joni Prasetyo (BPPT, Jakarta) Pertanyaan : Logam yang berasal dari tanah itu jarang. Apa saja yang dapat dimanfaatkan untuk IT-SOFC? Jawaban : 17 unsur logam tanah jarang berpotensi untuk aplikasi solid oxide fuel cell karena memiliki sifat mempunyai konduktivitas ionik yang tinggi. Sebagai contoh untuk elektrolit, SOFC digunakan Ce, Sm, Gel, La. Kemudian unutk katode dipakai Lantanum Strosium Cobalt Ferro (LSCF), dan sebagainya. 2. Penanya : Joni Prasetyo (BPPT, Jakarta) Pertanyaan : Logam tanah jarang digunakan di Indonesia, logam tanah yang jarang yaitu dari sumber monasit. Apa itu monasit? Jawaban : Monasit adalah slag pengolahan timah dari PT. Timah di Bangka. Sumber Logam tanah jarang yang lain juga sedang dipetakan oleh badan geologi ESDM. 3. Penanya : Misnya (Universitas Paraniyangan Bandung) Pertanyaan : Jika timah yang ada di bangka terus digali, bagaimana bila kondisi lingkungan rusak karena eksplorasi untuk penelitian yang berhasil? Jawaban : Logam tanah jarang yang berasal dari monasit adalah proses pemanfaatan slag atau limbah hasil samping pengolahan timah oleh PT. Timah di Bangka. A01-7