EVALUASI PENGARUH SIKLUS START-STOP DAN DOPING BESI TERHADAP KINERJA HYDROGEN SOLID OXIDE FUEL CELL SERTA SIMULASI MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS ALAM TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh DHEA SHOFI RACHMADITA NIM: 23018023 (Program Studi Magister Teknik Kimia) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG September 2020 i ABSTRAK EVALUASI PENGARUH SIKLUS START-STOP DAN DOPING BESI TERHADAP KINERJA HYDROGEN SOLID OXIDE FUEL CELL SERTA SIMULASI MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS ALAM Oleh Dhea Shofi Rachmadita NIM: 23018023 (Program Studi Magister Teknik Kimia) Untuk menguji ketahanan sel SOFC, dilakukan uji kinerja dengan pengaruh siklus start-stop. Kinerja sel diuji pada temperatur 800°C dengan bahan bakar hidrogen kemudian aliran hidrogen dihentikan dan temperatur diturunkan sampai temperatur ruang. Setelah 10 jam, kinerja sel diuji kembali pada temperatur 800°C. Proses operasi siklus ini dilakukan selama tiga kali. Pada siklus pertama, sel mengalami penurunan tegangan dan rapat daya maksimum dari 0,28 V dan 0,22 mW/cm 2 menjadi 0,13 V dan 0,02 mW/cm 2 . Pada siklus kedua, sel mengalami peningkatan tegangan dan rapat daya menjadi menjadi 0,31 V dan 0,03 mW/cm 2 . Setelah siklus ketiga, kinerja sel sudah stabil pada tegangan 0,23 V dan rapat daya 0,03 mW/cm 2 . Elektrolit SOFC memiliki kriteria porositas yang rendah untuk mencegah kebocoran bahan bakar ke katoda atau udara ke anoda. Elektrolit calcia-stabilized zirconia (CSZ) yang disintering pada temperatur 1100°C selama 2 jam masih memiliki porositas yang tinggi karena temperatur sintering yang rendah. Penurunan porositas elektrolit dapat dilakukan dengan penambahan bahan kimia atau doping untuk menurunkan energi aktivasi sintering. Pada penelitian ini, digunakan doping besi pada elektrolit calcia-stabilized zirconia (CSZ). Sumber Fe yang digunakan adalah Fe2O3 dan Fe(NO3)3.9H2O. Doping Fe dari kedua sumber dapat menurunkan hambatan elektrolit dan menurunkan porositas elektrolit. Sel dengan elektrolit CSZ-Fe2O3 menghasilkan tegangan dan rapat daya yang lebih tinggi (0,37 V dan 0,49 mW/cm 2 ) daripada sel tanpa doping Fe (0,28 V dan 0,22 mW/cm 2 ). Kinerja sel SOFC hasil percobaan dimodelkan untuk dapat disimulasikan dengan menggunakan bahan bakar gas alam. Peningkatan rasio uap air terhadap karbon menyebabkan tegangan sel dengan bahan bakar gas alam menurun. Bahan bakar gas alam menghasilkan tegangan dan rapat daya yang lebih rendah (0,21 V dan 0,1 mW/cm 2 ) daripada sel dengan bahan bakar hidrogen (0,37 V dan 0,5 mW/cm 2 ). Kata kunci: SOFC, CSZ, siklus start-stop, doping Fe, simulasi ii ABSTRACT EFFECT OF START-STOP CYCLE AND IRON DOPING ON HYDROGEN SOLID OXIDE FUEL CELL PERFORMANCE AND SIMULATION OF NATURAL GAS FUEL By Dhea Shofi Rachmadita NIM: 23018023 (Master’s Program in Chemical Engineering) Durability of SOFC need to be tested with influence of start-stop cycle. Performance of hydrogen fuel cell tested at 800°C then hydrogen supply stopped and the temperature was set to room temperature. Cell off for 10 hours then performance of the cell tested at 800°C.