Perpustakaan Digital ITB

SOFC (solid oxide fuel cell) adalah jenis fuel cell yang memanfaatkan teknologi keramik maju khususnya sebagai elektrolit padat. Material yang banyak digunakan sebagai elektrolit ini adalah zirkonia yang ditambahi 8% mol Y2O3 sebagai penstabil. Namun elektrolit dengan penstabil Y2O3 ini memiliki konduktivitas ionik yang rendah, oleh sebab itu pada penelitian ini ditambahi lagi dua dopan, yaitu CeO2 dan Gd2O3 yang diharapkan dapat meningkatkan konduktivitas ionik dari elektrolit tersebut.Pada penelitian ini digunakan zirkonia hasil ekstraksi zirkon opacifier dari produk pemisahan konsentrat di PT. Timah, pulau Bangka. Proses pencampuran zirkonia dan dopan dilakukan dengan menggunakan metoda mixing, yang kemudian dikompaksi dengan tekanan 30 kN dan membentuk pellet dengan diameter 1,39 cm. Empat sampel dengan telah diuji, yaitu: sampel-1 dengan komposisi [25% Gd2O3 : 75% (CeO2+YSZ)]; sampel-2 [50% Gd2O3 : 50% (CeO2+YSZ)]; sampel-3 [75% Gd2O3 : 25% (CeO2+YSZ)] dan sampel-4 [100% Gd2O3 : 0% (CeO2+YSZ)]. Sampel kemudian dikenai proses sintering pada temperatur 1400 oC dengan variasi waktu proses 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Untuk mempelajari penyusutan dan mekanismenya selama sintering, sampel diuji dengan penimbangan dan pengukuran dimensi, sebelum dan setelah proses sintering. Sampel hasil sintering diukur konduktivitas ioniknya menggunakan Ultra High Resistance Meter.Hasil pengujian sampel-3 menunjukkan bahwa proses sintering terjadi melalui mekanisme perpindahan massa yang didominasi oleh difusi kisi pada batas butiran dengan nilai n = 5. Tetapi, mekanisme perpindahan massa sampel-1, sampel-2 dan sampel-4 tidak dapat ditentukan, kemungkinan karena proses sinteringnya terjadi secara multikomponen. Sampel-3 juga menunjukkan densifikasi tertinggi dengan nilai 30,59% (sintering 3 jam), sedangkan densifikasi tertinggi sampel-1, sampel-2 dan sampel-4 berturut-turut adalah 23,64% (2 jam), 20,63% (1 jam) dan 29,72% (2 jam). Sampel-3 juga memiliki nilai konduktivitas tertinggi yaitu 1,0861 x 10-6 S.cm-1 (hasil proses sintering 3 jam). Semua sampel ternyata memiliki ketergantungan konduktivitas terhadap temperatur mengikuti persamaan k = so.exp{-Ea/(k.T)} dengan nilai Ea (energi aktivasi) pada order of magnitute 10-20. Sedangkan nilai so tergantung pada komposisi dan nilai tertinggi diperoleh dari sampel-4 (so antara 135-4720 S.cm-1, tergantung pada waktu sintering).Sampel hasil penelitian ini dengan penstabil tiga jenis dopan memiliki nilai konduktivitas ionik lebih tinggi daripada sampel dengan satu dopan, Y2O3 hasil percobaan peneliti sebelumnya. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan dopan berhasil menaikkan nilai konduktivitas ionik. Selanjutnya penelitian ini juga mengungkapkan bahwa pada penambahan dua dopan, Y2O3 dan CeO2, ternyata tidak menaikkan nilai konduktivitas ionik secara signifikan dibandingkan terhadap sampel dengan satu dopan.