Perpustakaan Digital ITB

Solid oxide fuel cell (SOFC) beroperasi terbatas pada temperatur tinggi (800-1000°C) sehingga muncul hambatan teknis (degregdasi termal, inefisiensi, dan keterbatasan material). Oleh karena itu, temperatur operasi SOFC perlu diturunkan menjadi intermediate temperature (IT) yang bertemperatur lebih rendah (650-850°C) dengan mengontrol konduktivitas ionik oksigen (O). Strategi dilakukan dengan penggantian material elektrolit ZrO2 menjadi CeO2 yang stabil secara termal dan memiliki jalur vakansi oksigen malalui doping logam tanah jarang. Terbatasnya ketersediaan dan mahalnya biaya memerlukan penggantian logam tanah jarang menjadi logam transisi seperti seng (Zn) yang jarang diteliti dan berpotensi efektif sebagai sintering aid agar mengatasi keterbatasan sintesis reaksi padatan. Penelitian dilakukan terhadap 4 spesimen, yaitu CeO2 murni, CeO2 didoping 5% mol Zn, CeO2 didoping 10% mol Zn, dan CeO2 didoping 20% mol Zn. Hasil XRD dengan Rietveld refinement menunjukkan bahwa kristal CeO2 murni dan doping Zn berstruktur fluorite (tanpa fasa sekunder). Ukuran kristalit terkecil terbentuk pada 5% Zn, sedangkan regangan mikro terkecil pada 20% Zn. Hasil FTIR menunjukkan kalsinasi yang berhasil menyamarkan sebagian besar puncak organik. Densitas dan citra SEM menunjukkan Zn berperan sebagai sintering aid. Hasil TGA-DSC menunjukkan kestabilan fasa, namun terjadi reaksi pelepasan oksigen. Spektrum Raman mendeteksi penurunan intensitas puncak F2g akibat gangguan vibrasi oksigen pada spesimen didoping. Doping dan vakansi oksigen mengubah band gap, yaitu redshift pada 5% Zn akibat mid-energy states, blueshift pada 10% Zn akibat Burstein-Moss, dan sedikit redshift pada 20% Zn akibat kompetisi Burstein-Moss terhadap kluster defek. Simulasi metode DFT-PBE dan koreksi GW tanpa vakansi oksigen menunjukkan blueshift pada 20% Zn.