KARAKTERISTIK FISIK DAN KONDUKTIVITAS SPESIFIK BATAS BUTIR DARI ELEKTROLIT PADAT GADOLINIUM CERIA UNTUK APLIKASI INTERMEDIATE TEMPERATURE SOLID OXIDE FUEL CELL

Abstract

Pada penelitian ini, serbuk elektrolit padat dengan komposisi Ce_0,8Gd_0,15Sm_0,05Nd_xO_1,9 dibuat dengan variasi x = 0; 0,025; 0,05; dan 0,075. Serangkaian percobaan dilakukan untuk menghasilkan elektrolit padat dengan ukuran butir mencapai skala nanometer (nm). Percobaan-percobaan ini diawali dengan preparasi serbuk elektrolit menggunakan metode sol-gel dengan prekursor berupa Rare Earth Nitrates. Sampel pengujian dibuat dalam bentuk pelet dengan dimensi 1 cm dengan cara dikompaksi dengan gaya 40 kN untuk menghasilkan green pellet. Selanjutnya, proses sintering dilakukan terhadap green pellet dengan variasi suhu yaitu 1200, 1300, dan 1400^oC dengan waktu penahanan selama 5 jam. Perubahan dimensi dari pellet sebelum dan sesudah sintering diukur untuk menentukan nilai densitas relatif dari setiap sampel. Pengujian EIS dengan menggunakan impedance analyzer dilakukan pada rentang temperatur 350-600^oC pada selang pengukuran 50^oC dan frekuensi 2 MHz-20 Hz. Data-data impedansi kemudian dimodelkan dan dilakukan simulasi fitting dengan bantuan paket program Zview. Beberapa pelet elektrolit hasil sintering pun dianalisis dengan menggunakan X-ray Diffractometer (XRD) dan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mendapatkan karakteristik fisik dari elektrolit padat hasil sintering. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode sol-gel telah berhasil membuat elektrolit padat dengan ukuran butir rata-rata sebesar ±500 nm. Struktur kristal yang dihasilkan dari pellet hasil proses sintering berupa cubic fluorite. Terakhir, dalam paper ini juga dibahas mengenai hubungan strukur mikro hasil sintesis dengan konduktivitas ionik batas butir dari 2 struktur mikro yang berbeda.