Sintesis Komposit Fe3O4/Graphene-Like sebagai Elektrokatalis Katoda pada Zn-Air Battery

Nisa', Cicik Khoirun (2018) Sintesis Komposit Fe3O4/Graphene-Like sebagai Elektrokatalis Katoda pada Zn-Air Battery. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
02211645000011-Undergraduate-Theses.pdf - Accepted Version

Download (1MB) | Preview

Abstract

Metal-air battery saat ini sedang mendapatkan perhatian lebih karena memiliki banyak keunggulan, diantaranya memiliki energy density yang lebih besar dibandingkan dengan baterai konvensional, keberadaannya yang melimpah, harganya yang murah, dan ramah lingkungan. Salah satu bagian terpenting dari metal-air battery adalah katoda, yang harus memenuhi persyaratan sifat katalitik dan porositas yang baik. Material yang digunakan sebagai elektrokatalis katoda pada metal-air battery hingga saat ini adalah platinum karena sifatnya yang superior. Akan tetapi, kelangkaan dan harga yang mahal menyebabkan platinum tidak lagi menjadi pilihan yang tepat sehingga dibutuhkan inovasi untuk mengembangkan alternatif elektrokatalis katoda. Material yang dipertimbangkan adalah oksida logam transisi karena kelimpahannya yang tinggi, harganya yang murah, dan ramah lingkungan. Fe3O4 yang termasuk dalam golongan oksida logam transisi memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan karena sifat katalitiknya yang baik. Namun, diperlukan material lain untuk menunjang konduktivitas elektrik dan porositasnya. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan sintesis komposit Fe3O4/graphene-like sebagai alternatif elektrokatalis pada katoda metal-air battery. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi pencampuran Fe3O4/graphene-like dalam aplikasinya sebagai elektrokatalis katoda pada Zn-air battery. Penelitian ini dimulai dengan sintesis Fe3O4 secara elektrokimia menggunakan multielektroda, kemudian sintesis graphene-like dengan metode kalsinasi-Hummer termodifikasi-reduksi, selanjutnya sintesis komposit Fe3O4/graphene-like dilakukan menggunakan ball mill. Adapun karakterisasi yang akan dilakukan dalam penelitian ini antara lain X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Surface Area Analyzer, Scanning Electron Microscopy (SEM), dan Energy Dispersive X-Ray (EDX). Performansi elektrokatalis dievaluasi menggunakan teknik Rotating Disk Electrode (RDE), yaitu melalui uji Cyclic Voltammetry (CV), Linear Sweep Voltammetry (LSV) dan Linear Polarization (LP). Hasil uji karakterisasi menunjukkan telah terbentuk komposit Fe3O4/graphene-like yang memiliki luas permukaan antara 393 – 542 m2/g dengan ukuran pori 5,1 – 6,8 nm yang termasuk mesopori. Semakin banyak komposisi Fe3O4 dalam komposit maka semakin kecil luas permukaan komposit namun semakin merata persebarannya pada permukaan graphene-like. Hasil uji performansi elektrokatalis menunjukkan kemampuan reduksi oksigen dan jumlah elektron yang ditransfer meningkat seiring bertambahnya komposisi Fe3O4 dalam komposit. ====================================================================================================== Currently, metal-air battery is getting more attention due to its advantages such as large energy density compared to conventional batteries, its abundance, cheap, and environmentally friendly. One of the most important parts of the metal-air battery is the cathode, which must have the requirements of good catalytic and porosity properties. Nowadays, the common material used as a cathode electrocatalyst on metal-air battery is platinum because of its superior properties. However, the scarcity and the expensive price cause platinum no longer to be the right choice, so we need to develop cathode electrocatalyst alternatives. The transition metal oxide is considerated due to its high abundance, low cost, and environmentally friendly. Fe3O4 belonging to the class of transition metal oxides has great potential to be developed because of its excellent catalytic properties. However, other materials are needed to support electrical conductivity and porosity. Therefore, in this study, Fe3O4/graphene-like composite was synthesized as an electrocatalytic alternative to the metal-air battery cathode. This study aims to determine the effect of Fe3O4/graphene-like mixing composition on its application as cathode electrocatalyst in metal-air battery. This research begins with electrochemically Fe3O4 synthesis using multielectrode, then graphene-like synthesis with calcination-modified Hummer-reduction method, then synthesis of Fe3O4/graphene-like composites using ball mill. The characterizations that will be conducted are X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Surface Area Analyzer, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Energy Dispersive X-Ray (EDX). Electrocatalytic performance was evaluated using Rotating Disk Electrode (RDE) technique, through Cyclic Voltammetry (CV), Linear Sweep Voltammetry (LSV) and Linear Polarization (LP) test. The result of characterization tests showed that Fe3O4/graphene-like composite has a surface area between 393 - 542 m2/g with pore size of 5,1 – 6,8 nm which is mesoporous. The more composition of Fe3O4 in the composite tends to decrease the surface area, but the Fe3O4 becomes more distributed on the graphene-like surface. The results of electrocatalytic performance test showed that oxygen reduction capability and the number of electrons being transferred increases as the Fe3O4 composition increases in the composite.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Additional Information: RSK 660.281 2 Nis s
Uncontrolled Keywords: Fe3O4, Graphene-like, Fe3O4 / Graphene-like Composite, Ball mill, Electrocatalyst
Subjects: Q Science > QD Chemistry > QD569 Electrocatalysis.
T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.9 Composite materials. Laminated materials.
T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA455 Carbon. Nanotubes.
T Technology > TP Chemical technology > TP248 Nanogels. Nanoparticles.
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Cicik Khoirun Nisa'
Date Deposited: 28 Jan 2021 22:41
Last Modified: 28 Jan 2021 22:41
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/54103

Actions (login required)

View Item View Item