Sintesis Serat Nano Karbon Fe3O4-MnO2 dengan Metode Electrospinning sebagai Katoda pada Baterai Logam-Udara

Nur'ain, Hanna Eryati (2025) Sintesis Serat Nano Karbon Fe3O4-MnO2 dengan Metode Electrospinning sebagai Katoda pada Baterai Logam-Udara. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6008222008-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Konsumsi energi terus meningkat secara signifikan seiring dengan pertumbuhan dan peningkatan standar hidup masyarakat sehingga dibutuhkan instrumen penyimpanan energi yang efektif. Salah satunya adalah baterai logam udara, baterai logam udara memiliki densitas energi yang lebih tinggi, bahan baku yang berlimpah, biaya produksi rendah, dan ramah lingkungan. Namun pada baterai logam udara, terdapat beberapa kelemahan, salah satunya adalah reaksi pada katoda yang berjalan cukup lambat. Oksida logam transisi, Fe3O4 dan MnO2 merupakan bahan elektrokatalis yang menjanjikan untuk digunakan pada aplikasi baterai logam udara. Material elektrokatalis ini akan dikompositkan dengan nanomaterial berbasis karbon dengan konduktivitas listrik yang tinggi dengan menggunakan metode hydrothermal. Berdasarkan variasi suhu hydrothermal pada sintesis Fe3O4 dan MnO2 ini, didapatkan suhu terbaik untuk sintesis SNK-Fe3O4 yaitu pada suhu 150°C dengan metode komposit pra karbonisasi, sedangkan pada SNK-MnO2 dilakukan pada variabel suhu 160°C dengan metode komposit post karbonisasi yang menghasilkan kristal α-MnO2. Kemudian dari performa elektrokimia didapatkan hasil performa terbaik pada variasi SNK Fe3O4 dengan puncak reduksi yang muncul pada 0,47 V (vs Ag/AgCl) dan kepadatan arus pada puncak reduksi adalah 2,03 mA/cm2. SNK Fe3O4 tersebut mengikuti mekanisme reaksi ORR dengan jalur 4 elektron dan kinetic current density sebesar 1,402 mA/cm2. Hasil discharge capacity sebesar 439,88 mAh/gram dan discharge energy sebesar 278,12 mWh/gram pada baterai Aluminium-Udara dan 311,85 mAh/gram dan discharge energy sebesar 220,99 mWh/gram pada baterai Zinc-Udara.
==================================================================================================================================
Energy consumption continues to increase significantly along with the growth and improvement of people's living standards so that effective energy storage instruments are needed. One of them is the metal-air battery, metal-air batteries have higher energy density, abundant raw materials, low production costs, and are environmentally friendly. However, in metal-air batteries, there are several disadvantages, one of which is the reaction at the cathode which runs quite slowly. Transition metal oxides, Fe3O4 and MnO2 are promising electrocatalyst materials for use in metal-air battery applications. This electrocatalyst material will be composited with carbon-based nanomaterials with high electrical conductivity using the hydrothermal method. Based on the variation of hydrothermal temperature in the synthesis of Fe3O4 and MnO2, the best temperature for the synthesis of SNK- Fe3O4 was obtained at a temperature of 150°C with the pre-carbonization composite method, while in SNK-MnO2 it was carried out at a temperature variable of 160°C with the post-carbonization composite method which produced α-MnO2 crystals. Then from the electrochemical performance, the best performance results were obtained in the variation of SNK Fe3O4 with a reduction peak appearing at 0.47 V (vs Ag/AgCl) and the current density at the reduction peak was 2.03 mA/cm2. The SNK Fe3O4 follows the ORR reaction mechanism with 4-electron pathway and kinetic current density of 1.402 mA/cm2. The discharge capacity results were 439,88 mAh/gram and discharge energy was 278,12 mWh/gram for the Aluminum-Air battery and discharge capacity results 311,85 mAh/gram and discharge energy 220,99 mWh/gram for the Zinc-Air battery.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Electrocatalyst, baterai logam udara, electrospinning, magnetite (Fe3O4), manganese dioxide (MnO2), serat nano.
Subjects:	T Technology > T Technology (General) T Technology > TP Chemical technology > TP255 Electrochemistry, Industrial.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	HANNA ERYATI NUR'AIN
Date Deposited:	04 Feb 2025 01:07
Last Modified:	04 Feb 2025 01:07
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/117969

Actions (login required)

View Item