Kinerja Elektrokatalis untuk Reaksi Reduksi Oksigen Berbasis Nanopartikel Magnetite sebagai Katoda Metal-Air Battery

Kartika, Dewi Linda (2018) Kinerja Elektrokatalis untuk Reaksi Reduksi Oksigen Berbasis Nanopartikel Magnetite sebagai Katoda Metal-Air Battery. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02211550010004-Master_Thesis.pdf
Restricted to Repository staff only

Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Kinerja elektrokatalis untuk reaksi reduksi oksigen dari katoda berbahan dasar nanopartikel magnetite (Fe3O4) pada pH 7 dan voltase 30 V dengan bentuk rangkaian zig-zag sebagai katoda metal-air battery telah dipelajari. Untuk mempersiapkan katoda metal-air battery, dilakukan pelapisan sampel magnetite pada nickel foam, dengan penambahan binder Polyvinylidenedifluoride (PVdF) dan solvent N-Methylpyrrolidone (NMP) dengan diaduk sampai membentuk pasta. Pelapisan magnetite dilakukan dengan penambahan acetylene black, baik dalam larutan 0,1M dan 0,6M KOH yang dijadikan sebagai katoda metal-air battery. Oksigen jenuh dari pelarutan gas oksigen dalam air dialirkan secara kontinyu dalam sistem pengujian elektrokatalis, baik pada uji Cyclic Voltametry (CV), Polarisasi Linier, Rotating Disk Electrode maupun Battery analyzer. Dari uji CV untuk semua sampel terjadi reaksi di daerah katodik, yang menandakan terjadi reaksi reduksi oleh oksigen dengan nilai Vmaks sebesar 0,4 V terhadap Ag/AgCl (potential vs SHE pada Ag/AgCl, KCl 3M sebesar 0,210). Hal ini sesuai dengan reaksi yang terjadi yaitu terjadi reaksi reduksi oksigen dengan energi potensial Eo/V= 0,401. Magnetite yang diuji elektrokatalis menggunakan CV memiliki nilai kapasitansi spesifik terbesar yaitu 0,8875 F g-1 dengan scan rate 10 mV s-1 dalam larutan 0,6M KOH dan nilai kapasitansi spesifik terendah yakni 0,0455 F g-1 pada scan rate 100 mVs-1 dalam larutan 0,1M KOH. Sedangkan dari hasil analisa RDE, diperoleh kurva yang terjadi reaksi didaerah katodik semua dan di daerah anodik konstan linier. Untuk hasil uji polarisasi linier diperoleh dari aktivitas elektrokatalis ORR terbaik adalah pada katodik untuk sampel magnetite dalam 0,6M KOH. Selain ORR, aktivitas OER juga terdapat di anodik yang memberikan dorongan katalis ke dalam larutan elektrolit yang digunakan. Sehingga, elektrokatalis untuk ORR dan OER merupakan parameter penting mengukur durability dan cycle life dari metal-air battery. Peforma baterai diuji menggunakan battery analyzer series eight channel dan diatur pada setengah cycle untuk mengetahui peforma pemakaian primary battery, yang menghasilkan kapasitas spesifik sebesar 1717 W.h/kg dalam larutan 0,6M KOH. ================================================================================================================ The electrocatalyst performance of the oxygen reduction reaction of nanoparticle magnetite (Fe3O4)-based at pH 7 and 30 V voltage with zig-zag circuit form as a metal-air battery cathode has been studied. To prepare the metal-air battery cathode, a magnetite sample is applied to the nickel foam, with the addition of a Polyvinylidenedifluoride (PVdF) binder and a N-Methylpyrrolidone (NMP) solvent stirred to form a paste. Magnetite coatings were performed with the addition of black acetylene, both in 0.1M and 0.6M KOH solutions used as metal-air battery cathodes. The saturated oxygen from the dissolved oxygen gas in the water is continuously flowing in the electrocatalyst testing system, either on the Cyclic Voltametry (CV), Linear Polarization, Rotating Disk Electrode or Battery analyser test. From the CV test for all samples a reaction occurs in the cathodic area, indicating an oxidation reaction with oxygen with a Vmax value of 0.4 V to Ag/AgCl (potential vs SHE on Ag/AgCl, KCl 3M of 0.210). This is in accordance with the reaction that occurs is the reaction of oxygen reduction with potential energy Eo/V= 0.401. The electrocatalyst magnetite using CV has the largest specific capacitance value of 0.8875 F g-1 with a scan rate of 10 mV s-1 in 0.6 M KOH solution and the lowest specific capacitance value of 0.0455 F g-1 at a scan rate of 100 mV s-1 in 0.1M KOH solution. While from the analysis of RDE, obtained curves that occur reactions in all cathodic areas and in anodic areas linear constant. From linear polarization test results obtained from the best electrocatalyst activity ORR is cathodic for magnetite samples in 0.6M KOH. In addition to ORR, OER activity is also present in the anodic which gives a catalyst boost into the electrolyte solution used. Thus, electrocatalyst for ORR and OER is an important parameter measuring the durability and cycle life of metal-water battery. Battery performance was tested using an eight channel series battery analyzer and set at half cycle to determine the performance of primary battery, resulting in a specific capacity of 1717 W.h / kg in 0.6M KOH solution.

Item Type: Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords: Magnetite, Elektrokatalis, Rotating Disk Electrode, Metal-Air Battery
Subjects: T Technology > TP Chemical technology
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > (S2) Master Theses
Depositing User: Kartika Dewi Linda
Date Deposited: 03 Apr 2018 02:02
Last Modified: 04 Apr 2018 03:19
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/50329

Actions (login required)

View Item View Item