Perancangan Penyimpan Energi Termal Terbarukan Berbasis Graphene Oxide (GO) dari Sepah Tebu untuk Keberlanjutan Pembangkit Listrik Tenaga Uap Bebas Emisi

Asmarani, Pingky Kartika (2025) Perancangan Penyimpan Energi Termal Terbarukan Berbasis Graphene Oxide (GO) dari Sepah Tebu untuk Keberlanjutan Pembangkit Listrik Tenaga Uap Bebas Emisi. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5001211102_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Permasalahan emisi karbon dari Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) berbahan bakar batu bara mendorong perlunya inovasi dalam pengembangan energi terbarukan yang ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengkarakterisasi material penyimpan energi termal (Thermal Energy Storage, TES) berbasis biomassa sepah tebu yang dikombinasikan dengan tanah liat. Sepah tebu dikarbonisasi pada suhu 900°C selama 5 jam dan dihaluskan hingga lolos ayakan 400 mesh, lalu dicampurkan dengan tanah liat dalam beberapa variasi komposisi, baik dengan maupun tanpa penambahan serbuk aluminium. Karakterisasi dilakukan melalui X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray (SEM/EDX), konduktivitas termal, kapasitas panas menggunakan DSC/TGA, serta didukung dengan uji tekan. Hasil XRD menunjukkan bahwa karbon dari sepah tebu memiliki struktur semi-kristalin menyerupai rGO, sedangkan tanah liat mengandung fasa kristalin silikat seperti kuarsa. SEM/EDX menunjukkan morfologi berpori dengan distribusi unsur karbon, oksigen, silikon, dan aluminium yang merata, serta validasi terhadap struktur fasa dari XRD. Komposisi terbaik diperoleh pada 25% serbuk rGO sepah tebu dan 75% tanah liat tanpa aluminium, dengan nilai konduktivitas termal tertinggi sebesar 0,2752 W/m·K pada suhu 100°C, serta hasil DSC menunjukkan adanya transisi panas melalui fenomena endoterm dan eksoterm hingga suhu sekitar 700°C, sedangkan TGA menunjukkan bahwa material tetap stabil secara termal hingga sekitar 600°C dengan penurunan massa akhir hanya sekitar 0,59%. Hasil uji tekan menunjukkan bahwa kekuatan tekan dengan gaya maksimal sebesar 271,55 N dan Modulus Young yang mendukung elastisitas struktural. Dengan performa termal dan mekanik yang seimbang, serta kestabilan hingga suhu tinggi, material ini berpotensi tinggi sebagai media penyimpan energi panas yang efisien dan ramah lingkungan, khususnya untuk aplikasi pada sistem TES di PLTU. Evaluasi lebih lanjut terhadap ketahanan siklus termal jangka panjang dan pengembangan permukaan material dapat menjadi arah penelitian selanjutnya.
======================================================================================================================================
The problem of carbon emissions from coal-fired Steam Power Plants (PLTU) encourages the need for innovation in the development of renewable energy that is environmentally friendly. This research aims to design and characterize thermal energy storage (TES) materials based on sugarcane bagasse biomass combined with clay. Sugarcane bagasse was carbonized at 900°C for 5 hours and pulverized to pass a 400 mesh sieve, then mixed with clay in several composition variations, both with and without the addition of aluminum powder. Characterization was done through X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron MicroscopyEnergy Dispersive X-ray (SEM/EDX), thermal conductivity, heat capacity using DSC/TGA, and supported by compressive tests. XRD results show that carbon from sugarcane bagasse has a semi-crystalline structure resembling rGO, while clay contains crystalline silicate phases such as quartz. SEM/EDX showed porous morphology with even distribution of carbon, oxygen, silicon, and aluminum elements, and validation of the phase structure from XRD. The best composition was obtained at 25% rGO bagasse powder and 75% clay without aluminum, with the highest thermal conductivity value of 0.2752 W/m·K at 100°C, and DSC results showed the existence of heat transition through endotherm and exotherm phenomena up to a temperature of about 700°C, while TGA showed that the material remained thermally stable up to about 600°C with the last mass loss of only about 0.59%. The compressive test results show that the compressive strength with a maximum force of 271.55 N and Young's Modulus support structural elasticity. With balanced thermal and mechanical performance, as well as stability up to high temperatures, this material has high potential as an efficient and environmentally friendly thermal energy storage medium, especially for applications in TES systems in power plants. Further evaluation of the long-term thermal cycling resistance and surface development of the material could be future research directions.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Bio-graphene, Carbon emission, Renewable energy, Thermal energy storage, Sugarcane bagasse, Bio-grafena, Emisi karbon, Energi terbarukan, Penyimpan energi termal, Sepah tebu.
Subjects:	Q Science Q Science > QC Physics Q Science > QC Physics > QC173.4.C63 Composite materials
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Pingky Kartika Asmarani
Date Deposited:	27 Jul 2025 06:39
Last Modified:	27 Jul 2025 06:39
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/121613

Actions (login required)

View Item