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

dokumen-dokumen yang mirip
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Padilah Muslim, 2014

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

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

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

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

BAB II GAMBARAN UMUM TEKNOLOGI SEL BAHAN BAKAR

BAB I PENDAHULUAN. Saat ini bahan bakar fosil telah digunakan di hampir seluruh aktivitas

BAHAN BAKAR KIMIA. Ramadoni Syahputra

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah

2014 PEMBUATAN BILAYER ANODE - ELEKTROLIT CSZ DENGAN METODE ELECTROPHORETIC DEPOSITION

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

(Fuel cell handbook 7, hal 1.2)

1 BAB I BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN. teknologi elektronika. Alternatif yang menarik datang dari fuel cell, yang

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAHAN BAKAR KIMIA (Continued) Ramadoni Syahputra

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

Pembangkit Non Konvensional OTEC

BAB II LANDASAN TEORI. Gas HHO merupakan hasil dari pemecahan air murni ( H 2 O (l) ) dengan proses

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

BAB I PENDAHULUAN. Pencemaran udara adalah permasalahan besar yang harus dihadapi pada

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. Krisis energi saat ini menjadi bahan yang tak akan pernah habisnya

2. Tinjauan Pustaka Sel Bahan Bakar (Fuel Cell)

BAB I PENDAHULUAN. 1 Universitas Indonesia

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

MAKALAH ENERGI TEKNOLOGI FUEL CELL SEBAGAI ALTERNATIF PENGGUNAAN BAHAN BAKAR

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

Bab II Tinjauan Pustaka

BAB I PENDAHULUAN. Gambar 1.1 Diagram konsumsi energi final per jenis (Sumber: Outlook energi Indonesia, 2013)

TERSELESAIKAN H+7 P2

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI MATERIAL PADA SEL BAHAN-BAKAR PADAT TEMPERATUR OPERASI MENENGAH

9/30/2015 ELEKTROKIMIA ELEKTROKIMIA ELEKTROKIMIA. Elektrokimia? Elektrokimia?

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. logam dan nonlogam atau unsur logam dan nonlogam padat, gabungan dari unsur

BAB I PENDAHULUAN. I.1 Latar Belakang Kebutuhan akan energi semakin berkembang seiring dengan

SEMINAR NASIONAL BASIC SCIENCE II

BAB I PENDAHULUAN. permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Melimpahnya aluminium

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

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

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas,

BAB I PENDAHULUAN. terjadinya perubahan metalurgi yaitu pada struktur mikro, sehingga. ketahanan terhadap laju korosi dari hasil pengelasan tersebut.

BAB I PENDAHULUAN. Pesatnya perkembangan teknologi material semikonduktor keramik,

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. sehingga dapat menghasilkan data yang akurat.

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Hasil Penelitian dan Pembahasan

BAB I PENDAHULUAN. Krisis energi yang dialami hampir oleh seluruh negara di dunia

BAB I PENDAHULUAN. merupakan suatu campuran komplek antara hidrokarbon-hidrokarbon sederhana

Pertemuan <<22>> <<PENCEGAHAN KOROSI>>

ELEKTROKIMIA DAN KOROSI (Continued) Ramadoni Syahputra

BAB II TINJAUAN UMUM

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Penghematan Gas H2 Pada Sistem PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) Sesuai Perubahan Daya Beban

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. dielektrik.gambar 2.1 merupakan gambar sederhana struktur kapasitor. Bahan-bahan

BAB I PENDAHULUAN. hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung

Mengubah energi kimia menjadi energi listrik Mengubah energi listrik menjadi energi kimia Katoda sebagi kutub positif, anoda sebagai kutub negatif

BAB I PENDAHULUAN. Beberapa tahun belakangan ini dunia dihadapkan pada suatu masalah

BAB I PENDAHULUAN. logam menjadi satu akibat adanya energi panas. Teknologi pengelasan. selain digunakan untuk memproduksi suatu alat, pengelasan

REDOKS dan ELEKTROKIMIA

BAB I PENDAHULUAN. Indonesia merupakan negara berkembang yang berada dikawasan Asia

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. Universitas Indonesia. Karakteristik sifat..., Hendro Sat Setijo Tomo, FMIPA UI, 2010.

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

MODUL V-C PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP (PLTGU)

BAB III METODOLOGI PELAKSANAAN

BAB I PENDAHULUAN. manufacturing dan automotive, maka banyak sekali inovasi-inovasi maupun

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang

ELEKTROKIMIA Potensial Listrik dan Reaksi Redoks

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

10/22/2015 BATERAI BATERAI BATERAI

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.2 DATA HASIL ARANG TEMPURUNG KELAPA SETELAH DILAKUKAN AKTIVASI

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN. energi listrik. Pemanfaatan energi listrik terus berkembang tidak hanya berfokus

BAB 4 HASL DAN PEMBAHASAN

SINTESIS YTTRIA-STABILIZED-ZIRCONIA (YSZ) DARI ZIRKON LOKAL SEBAGAI MATERIAL ELEKTROLIT SOLID OXIDE FUEL CELL (SOFC)

BAB II ALUMINIUM DAN PADUANNYA

BAB I PENDAHULUAN. Penguasaan terhadap ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang industri

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

2016 PENGARUH SUHU PEMBAKARAN TERHADAP KARAKTERISTIK LISTRIK KERAMIK FILM TEBAL BERBASIS

Sel Volta (Bagian I) dan elektroda Cu yang dicelupkan ke dalam larutan CuSO 4

BAB 1 PENDAHULUAN. Sumber daya alam merupakan bagian penting bagi kehidupan dan. keberlanjutan manusia serta makhluk hidup lainnya.

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Penyusun: Djoko Triyono

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Hidrogen (bahasa Latin: hidrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes:

3. ELEKTROKIMIA. Contoh elektrolisis: a. Elektrolisis larutan HCl dengan elektroda Pt, reaksinya: 2HCl (aq)

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM KIMIA BEDA POTENSIAL SEL VOLTA

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

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

Frekuensi yang digunakan berkisar antara 10 hingga 500 khz, dan elektrode dikontakkan dengan benda kerja sehingga dihasilkan sambungan la

BAB I PENDAHULUAN. Luasnya pemakaian logam ferrous baik baja maupun besi cor dengan. karakteristik dan sifat yang berbeda membutuhkan adanya suatu

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian

ELEKTROKIMIA Transformasi Energi Kimia-Listrik

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang dan Permasalahan

BAB I PENDAHULUAN. portable tersebut biasanya menggunakan baterai litium yang dapat diisi ulang.

Bahan Listrik. Sifat Listrik Bahan

BAB II PENGELASAN SECARA UMUM. Ditinjau dari aspek metalurgi proses pengelasan dapat dikelompokkan

Transkripsi:

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi merupakan hal yang sangat penting dan dibutuhkan oleh setiap manusia di dunia terutama energi listrik. Dewasa ini kebutuhan energi yang semakin meningkat tidak disertai dengan ketersediaannya. Oleh karena itu dibutuhkan penghasil energi baru yang memiliki efisiensi tinggi dan ramah lingkungan. Salah satu penghasil energi yang memenuhi kriteria efisiensi tinggi dan ramah lingkungan adalah fuel cell. Fuel cell merupakan piranti yang berfungsi sebagai pengkonversi energi yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik secara langsung tanpa pembakar eksternal (Boudghene Stambouli, 2002). Keunggulan fuel cell adalah pengoperasiannya tanpa pembakar eksternal yang dapat mengeliminasi emisi gasgas yang berbahaya bagi lingkungan seperti gas CO dan gas penyebab global warming CO 2. Fuel cell terbagi menjadi beberapa jenis, namun yang menjadi perhatian saat ini adalah SOFCs (Solid Oxide Fuel Cells) karena memiliki beberapa keunggulan yaitu (Boudghene Stambouli, 2002) : a. Merupakan sel bahan bakar yang paling efisien dan dikembangkan diseluruh dunia. b. SOFC menggunakan gas-gas yang ada di alam.

c. Teknologi SOFC paling cocok diaplikasikan dalam pendistribusian energi karena efisiensinya yang tinggi. d. Pengoperasian SOFC pada temperatur tinggi menghasilkan panas dengan kualitas tinggi yang dapat digunakan untuk co-generation atau dikombinasikan dengan aplikasi bersiklus e. Tidak memiliki masalah dengan pengelolaan elektrolit seperti elektrolit cair yang bersifat korosif dan sangat sulit ditangani f. Menghasilkan emisi yang sangat rendah dengan mengeliminasi gas CO yang berbahaya, CO dihasilkan dari konversi CO 2 pada temperatur tinggi. Emisi yang dihasilkan murni hanya H 2 O jika gas bahan bakar yang digunakan murni gas H 2. g. Memiliki potensial umur yang panjang yaitu diharapkan lebih dari 40000-80000 jam (C. Singhal, 2007) SOFCs dioperasikan pada suhu yang relatif tinggi yaitu pada suhu 900 0 C- 1000 0 C (C. Singhal, 2007). Suhu ini masih terlalu tinggi karena pada suhu ini bahan SOFC mudah sekali rusak sehingga umur SOFC menjadi lebih pendek (Gustaman Syarief, 2012). Selain itu pemilihan suhu operasi juga dibatasi oleh material interkoneksi. Logam sering digunakan sebagai interkoneksi karena interkoneksi harus murni bersifat konduktor elektronik. Pada suhu tinggi, interkoneksi akan mudah rusak karena terjadinya korosi atau oksidasi pada suhu tinggi (C. Singhal, 2007). Oleh karena itu pengoperasian SOFCs pada suhu yang lebih rendah terutama suhu pertengahan dan suhu rendah terus dikembangkan.

Pengembangan SOFC terus dilakukan dan pengoperasian SOFC menuntut beberapa syarat yaitu, kesesuaian sifat fisis dan kimia antar komponen-komponen SOFCs, kemudahan mengelola suhu, dapat membantu dalam memulai proses dan memberhentikan proses, dan meminimalkan kerusakaan sel dan komponen lainnya (C. Singhal, 2007). Namun masalah yang dihadapi pengoperasian SOFCs pada suhu pertengahan dan suhu rendah adalah konduktivitas elektrolit dan elektroda yang menurun sehingga dibutuhkan materal alternatif yang memiliki konduktivitas tinggi pada suhu rendah (Subhash C Singhal, 2007). SOFCs memiliki efisiensi energi dalam rentang 40%-60% namun karena pengoperasiannya di suhu tinggi, panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk proses bersiklus lainnya seperti memutar turbin sehingga efisiensinya dapat mencapai 70% (C. Singhal, 2000). Penelitian dan pengembangan terhadap sumber energi alternatif yang menjanjikan ini terus ditingkatkan. Penggunaan material lebih luas terus dilakukan untuk mencari SOFCs yang dapat beroperasi pada suhu pertengahan dan suhu rendah. SOFCs memiliki beberapa komponen diantaranya dua elektroda (katode dan anoda) dan elektrolit. Ketiga komponen tersebut memiliki karakteristik masing-masing dan dibuat dari material yang berbeda-beda namun dapat dipadukan dengan memenuhi syarat-syarat tertentu seperti kesesuaian sifat fisis dan kimia seperti koefisiensi ekspansi termal yang mirip. Untuk mencari SOFCs yang dapat beroperasi dengan baik pada suhu pertengahan dan suhu rendah, maka penelitian harus dilakukan pada semua komponen termasuk elekroda karena untuk mendapatkan SOFC yang optimal maka semua komponen

harus menunjukkan kinerja yang optimal. Dari penelitian yang sudah dilakukan, peningkatan kinerja katode merupakan tantangan yang cukup sulit karena over potential yang lebih besar (Ralpz, 2011). Lanthanum Strontium Manganite (La 1-x Sr x MnO 3 ) merupakan material konvensional yang sudah banyak digunakan sebagai katode dan memiliki konduktivitas elektronik yang baik. Namun LSM dapat menunjukkan kinerja yang baik pada suhu tinggi. Salah satu cara untuk mendapatkan katode yang dapat bekerja pada suhu yang lebih rendah adalah dengan mencari material baru yang lebih baik dari pada LSM seperti La x Sr 1-x Fe y Co 1-y O 3 atau katode komposit LSM- YSZ (Lanthanum Strontium Manganite-Yttria Stabilized Zirconia) (Piao, 2008). Katode komposit dibuat dari campuran material katode dan elektrolit. Secara umum telah diterima bahwa performa elektrokimia katode SOFC dapat ditingkatkan dengan mencampur material katode dengan material elektrolit untuk meningkatkan three-phase-boundaries(tpb)(piao, 2008). Penambahan YSZ yang memiliki konduktivitas ionik yang baik pada LSM akan meningkatkan konduktivitas ionik katode namun menurunkan konduktivitas elektroniknya. Katode LSM-YSZ memiliki konduktivitas elektronik yang tinggi pada temperatur tinggi yaitu >800 0 C. Katode harus memiliki konduktivitas elektronik dan ionik yang baik. Untuk mendapatkan material katode yang memiliki performa yang lebih baik dan konduktivitas elektronik tinggi pada suhu rendah, material baru yang mendukung hal tersebut terus dicari termasuk yang akan dilakukan dalam penelitian ini yaitu penambahan GDC (Gadolinia doped ceria) pada material

komposit LSM-YSZ. GDC memiliki konduktivitas ionik dan elektronik yang lebih baik dari YSZ (D. Jadhav et al, 2007). Konduktivitas elektronik GDC yang lebih baik dari YSZ diharapkan mampu memperbaiki konduktivitas elektronik dari katoda LSM-YSZ-GDC dimana konduktivitas elektronik yang baik merupakan salah satu syarat yang dibutuhkan oleh material katode karena fungsi utama katode adalah menghantarkan elektron eksternal ke Three Phase Boundaries. Oleh karena itu penambahan GDC yang memiliki konduktivitas ionik dan elektronik yang baik selain dapat memperbaiki reaksi elektrokimia LSM-YSZ, juga diduga akan meningkatkan konduktivitas elektronik katode sehingga diharapkan katode LSM-YSZ-GDC memiliki konduktivitas elektronik dan performa yang lebih baik pada suhu lebih rendah dari katode LSM-YSZ. Pada penelitian ini difokuskan pada peningkatan konduktivitas elektronik katode pada suhu yang lebih rendah dari suhu operasional katode LSM-YSZ konvensional. Jadi, dalam penelitian ini, dibuat material katode SOFC baru yaitu LSM-YSZ- GDC dengan tujuan untuk mengetahui apakah konduktivitas elektronik variasi komposisi LSM-YSZ-GDC sama atau lebih tinggi pada suhu 600 o C dari katode konvensional LSM-YSZ yang bekerja pada suhu 1000 o C. Suhu 600 o C merupakan suhu yang termasuk dalam suhu pertengahan (500 o C-800 o C) namun dekat dengan suhu rendah (<500 o C). Selain itu konduktivitas elektronik GDC muncul pada suhu 600 o C ke atas. Selama ini, sasaran akhir penelitian SOFC adalah mencari katode SOFC yang dapat beroperasi pada suhu rendah, oleh karena itu penelitian ini difokuskan pada konduktivitas elektronik katode pada suhu 600 o C.

Dalam penelitian dibuat keramik film tebal yang dapat diaplikasikan dalam SOFC berjenis electrolyte supported cell. Sehingga pada penelitian ini tidak dilakukan karakteriasasi sifat mekanik dan difokuskan pada konduktivitas elektronik katode. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian pada latar belakang diatas, maka rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut 1. Bagaimana pengaruh penambahan GDC terhadap struktur kristal katode LSM-YSZ? 2. Bagaimana pengaruh penambahan GDC terhadap struktur mikro katode LSM-YSZ? 3. Bagaimana pengaruh penambahan GDC terhadap sifat listrik katode LSM- YSZ dalam hal ini konduktivitas elektronik katode? 4. Apakah nilai konduktivitas listrik katode sudah baik jika dioperasikan pada suhu 600 o C dibandingkan dengan katode konvensional? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut 1. Penelitian ini dibatasi hanya pada pengukuran konduktivitas elektronik katode yang didukung dengan struktur kristal dan struktur mikro katode. 2. Pengukuran konduktivitas elektronik katode dilakukan pada suhu 400 o C- 700 o C dan difokuskan pada suhu 600 o C.

1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut 1. Mengetahui pengaruh penambahan GDC terhadap struktur kristal keramik LSM-YSZ yang digunakan sebagai katode pada SOFC. 2. Mengetahui pengaruh penambahan GDC terhadap struktur mikro keramik LSM-YSZ yang digunakan sebagai katode pada SOFC. 3. Mengetahui pengaruh penambahan GDC terhadap sifat listrik dalam hal ini konduktivitas elektronik keramik LSM-YSZ yang digunakan sebagai katode pada SOFC. 4. Memperoleh katode yang memiliki konduktivitas elektronik yang tinggi di suhu lebih rendah dari suhu operasional katode konvensional khususnya pada suhu 600 0 C. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah memahami karakteristik katode dan mendapatkan katode yang dapat dioperasikan pada suhu lebih rendah dan memiliki waktu operasional lebih lama dari katode konvensional serta mendorong penelitian lebih lanjut pada komponen-komponen SOFCs agar dapat beroperasi pada suhu yang lebih rendah lagi. 1.6 Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen.