2017 : KONTROL MORFOLOGI MEMBRAN DATAR ASIMETRIS La0,7Sr0,3Co0,2Fe0,8O3 dan La0,7Sr0,3MnO3 YANG DISIAPKAN DENGAN METODE INVERSI FASA
Abstract
Tujuan umum dan jangka panjang penelitian ini adalah untuk mendapatkan membran katalis berbasis BSCF, LSCF dan LSM pengkonversi gas metana menjadi syngas yang selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan baku sintesis hidrokarbon berfasa cair, khususnya metanol. Dalam rangka mencapai tujuan tersebut maka penelitian yang akan dilakukan ini ditujukan untuk mendapatkan metode pembuatan katalis membran LSCF dan LSM dalam datar asimetris dengan pori terkontrol yang memiliki luas permukaan besar dan daya hantar ion oksigen yang tinggi. \nReaksi katalisis dalam mengkonversi metana, yang merupakan komponen utama gas alam, menjadi syngas terjadi melalui reaksi oksidasi parsial. Jika dibandingkan dengan metode lain yang teknologinya telah digunakan secara komersial seperti steam reforming, reaksi oksidasi parsial menggunakan membran katalis yang membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit, portabel dan biaya investasi yang lebih murah.\nDalam rangka mencapai tujuan umum, telah dilakukan beberapa penelitian sejak tahun 2010 yang meliputi: (i) Pengembangan Bahan Penghantar Ion Oksigen Berbasis Oksida Perovskit LaCoO3 Sebagai Membran Katalis pada Reaksi Oksidasi Parsial Gas Metana; (ii) Optimasi Bahan Membran Katalis untuk Mengkonversi Metana Menjadi Syn Gas; (iii) Experimental and computer modeling Investigation on the kinetics of methane to syn-gas conversion using LSCF catalytic membrane dan (iv) Pemanfaatan LSCF 7382, BSCF 5582 dan SCF 182 sebagai membran katalis kopling oksidatif metana. Hasil-hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa membran oksida perovskit memiliki potensi besar untuk digunakan sebagai membran katalis oksidasi parsial metana. Oksida-oksida perovskit yang paling baik digunakan sebagai membran katalis adalah LSCF 7328 (La0,7Sr0,3Co0,2Fe0,8O3), BSCF 5582 (Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3) dan LSM 73 (La0,7Sr0,3MnO3).\nSemua membran yang telah dipelajari tersebut dibuat dalam bentuk membran datar yang rapat, yang dibuat dengan metode uniaxial pressing. Dengan metode tererbut, membran yang dihasilkan memiliki fluks permeasi oksigen tertinggi sebesar 1, 93 ml.min-1.cm-2. Fluks yang rendah tersebut salah satunya disebabkan oleh ketebalan membran yang tinggi (sekitar 1 mm) yang merupakan keterbatasan/kelemahan dari metode yang digunakan. Oleh karena itu maka pada penelitian ini akan digunakan metode yang berbeda yaitu melalui inversi fasa yang dilanjutkan dengan kalsinasi dan sintering. Serbuk halus oksida-oksida perovskit LSCF 7328 dan LSM 73 disuspensikan ke larutan Polietersulfon (PESf) dalam pelarut DMSO (Dimethyl sulfoksida). PESf akan terkoagulasi ketika larutannya dicelupkan ke dalam non pelarut yang dapat melarutkan DMSO (dalam hal ini adalah air). Akibat interaksi antara pelarut dengan non pelarut maka akan terbentuk koagulan PESf yang di dalamnya tersuspensi serbuk oksida perovskit. Morfologi koagulan tersebut dapat direkayasa agar sesuai dengan morfologi yang diharapkan di mana pada penelitian ini diharapkan terbentuk lapisan tebal yang berpori yang mendukung lapisan tipis yang rapat.\nPelaksanaan penelitian akan dilakukan dalam tiga tahap yang meliputi: (i) pembuatan membran mentah dengan rekayasa morfologi menggunakan metode inversi fasa dengan penambahan aditif Polietilen glikol (PEG) pada berbagai variasi konsentrasi; (ii) kalsinasi dan sintering membran mentah dan (iii) pengujian fluks permeasi oksigen. Hasil dari penelitian ini akan dipublikasikan di jurnal Key Engineering Materials (SJR = 0,17 dan Q3 untuk bidang Material Science) dengan judul Preparation of La0.7Sr0.3Co0.2Fe0.8O3-d (LSCF 7328) by Combination of Mechanochemical and Solid State Reaction. Selain itu, hasil-hasil penelitian ini direncanakan untuk dipublikasikan pula pada seminar internasional 3rd ICMSTEA 2016 di Makassar pada bulan Oktober 2017. Penelitian ini berkontribusi pada pengembangan katalis membran asimetris berbasis perovskit 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 Katalis.\n