2019 : PEMBUATAN MEMBRAN PENGHANTAR OKSIGEN LSM-YSZ BERPENDUKUNG NiO-YSZ MENGGUNAKAN KOMBINASI METODE EKSTRUSI DAN DIP-COATING

Hamzah Fansuri S.Si., M.Si., Ph.D
Yuly Kusumawati S.Si, M.Si

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Tujuan umum penelitian ini adalah untuk mendapatkan informasi terkait sifat membran serat berongga lapis ganda untuk pemisah oksigen dari udara yang berpotensi sebagai katalis reaksi oksidasi parsial metana menjadi syngas. Membran lapis ganda tersusun atas LSM-YSZ pada lapisan luar sebagai pemisah ion oksigen dari udara yang berpendukung NiO-YSZ pada lapisan dalam sebagai katalis pengkonversi metana. Dalam rangka mencapai tujuan tersebut maka penelitian ini akan menggunakan kombinasi metode ekstrusi dan dip-coating untuk mengurangi ketipisan lapisan luar dan mempelajari kinerja membran. Membran serat berongga memiliki beberapa keunggulan antara lain luas sisi aktif dan mampu mengatasi kebocoran sealant pada reaksi OPM di suhu tinggi dibandingkan membran planar dan datar yang dikembangkan pada penelitian sebelumnya. Sebagai upaya peningkatan kinerjanya seperti permeasi oksigen, konversi metana, selektivitas syngas dan ketahanan terhadap deposisi karbon (coking), membran berlapis ganda memiliki daya tarik besar untuk dimodifikasi dan dikembangkan. Dalam rangka mencapai tujuan umum, telah dilakukan beberapa penelitian sejak tahun 2016 terkait membran serat berongga lapis ganda dengan topik sebagai berikut: (i) Modifikasi konfigurasi pori membran serat berongga lapis ganda NiO-YSZ/LSCF-YSZ yang dibuat melalui metode ko-ekstrusi menggunakan campuran larutan bore; (ii) Peningkatan kerapatan dan kekuatan mekanik membran NiO-YSZ/LSCF-YSZ menggunakan perbedaan ukuran partikel YSZ. Membran yang telah dipelajari pada topik pertama dan kedua memiliki kerapatan permukaan membran dan kekuatan mekanik rendah sehingga optimasi perlu dilakukan dengan modifikasi teknik pembuatan membran. Setelah membran berhasil dibuat, selanjutnya perlu adanya pengujian kinerja membran. Metode preparasi membran yang digunakan adalah kombinasi metode ekstrusi dan dip-coating yang dilanjutkan ko-sintering pada suhu 1400 °C selama 6 jam. Hasil ketebalan lapisan luar yang diperoleh diharapkan lebih tipis dari 8 μm, mempunyai kompatibilitas antar lapisan tinggi dan waktu preparasi membran yang lebih singkat, jika dibandingkan dengan literatur sebelumnya yang menggunakan metode ko-ekstrusi. Berdasarkan ketipisan lapisan luar dan kerapatan membran yang berhasil dimodifikasi di mana pada penelitian ini diharapkan terbentuk membran kuat secara mekanik dan kinerja membran yang mampu memberikan kontribusi pengembangan ilmu pengetahuan dan perbaikan pada bidang teknologi membran sebagai katalis pengkonversi metana. Pelaksanaan penelitian akan dilakukan dalam tiga tahap yang meliputi: (i) pembuatan membran melalui kombinasi metode ekstrusi dan dip-coating, (ii) pengujian permeasi oksigen menggunakan aliran hidrogen pada suhu 700, 750, 800, 850 dan 900 °C yang diukur setiap 30 menit dan (iii) pengujian ketahanan membran. Hasil dari penelitian ini akan dipublikasikan di Material Letters (SJR = 0,78 dan Q2 untuk bidang Material Science) dengan tema Preparation of NiO-YSZ supported LSM-YSZ membrane using combination of extrusion and dip-coating methods. Penelitian ini berkontribusi pada pengembangan katalis membran asimetris berbasis perovskit untuk aplikasi oksidasi parsial metana, pemisahan gas maupun solid oxide fuel cell (SOFC) dan pada akhir tahun 2019 juga diharapkan dapat meluluskan satu orang mahasiswa S3 atas nama Silvana Dwi Nurherdiana (NRP 01211660010004) dengan disertasi yang berjudul: Preparasi, Karakterisasi dan Uji Kinerja Membran Katalis Serat Berongga Lapis Ganda untuk Reaksi Oksidasi Parsial Metana. Penelitian ini berkontribusi pada pengembangan katalis membran serat berongga lapis ganda berbasis perovskit dan katalis logam Ni untuk aplikasi oksidasi parsial metana, pemisahan gas maupun solid oxide fuel cell (SOFC), sesuai dengan salah satu topik penelitian pusat studi Sains, Material dan Nanoteknologi, yaitu topik Material Katalis.