Judul Tesis
: PENGARUH UKURAN BUTIRAN DAN SUHU
SINTERING TERHADAP KONDUKTIVITAS
LISTRIK DAN MIROSTRUKTUR KERAMIK
YITTRIA ST#JILlZED ZIRKONIA SEBAGAI
ELEKTROLIT PADAT FUEL CELL
Nama Mahasiswa
: Chaudra Nur
Nomor Pokok
: 037026002
Program Studi
: 11mu Fisika
Menyetujui
Komisi Pembimbing:
Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.
-Anggota
Ir. Muljadi, M.Si
Ketua Program Studi,
Dr. Eddy Marlianto, M.Sc
Tanggal Lulus :
26 September 2005
\
ABSTRAK
Elektrolit padat merupakan salah satu komponen
Fuel Cell bersifat
konduktor dan berstruktur kristal stabil. Untuk mendapatkan sifat-sifat tersebut
maka pertu dilakukan pembuatan keramik
stabilized Zirconia (zr0
2)dengan aditif
II % mole Y203. Ukuran butiran dan suhu sintering merupakan variabel
penelitian. Ada dua metoda preparasi serbuk yang dilakukan yaitu: metoda kimia
larutan (kopresipitasi) dari bahan baku: ZrOCh.8H
20dan
Ｈ ｃｈ Ｓ ｃ ｾ ｨ ｙ Ｎ ｸ ｈ ＲＰdan metoda konvensional
(solid-solid mixing) dengan bahan baku : Zr02 dan
Y203. Hasil preparasi serbuk dengan kimia larutan pada suhu kalsinasi 500°C
menghasilkan ukuran butir 0,494
f.UII
dengan struktur kristal kubik zr02 ,
sedangkan dengan eara konvensional menghasilkan ukuran butir 5,28f.UI1 dengan
struktur kristal kubik zr02 pada suhu kalsinasi 1000
oC.Masing-masing serbuk
dieetak dengan tekanan 5 ton dan disintering pada berbagai variasi suhu yaitu
1100, 1200, 1300 dan 1400 DC, dan masing-masing suhu ditahan 2 jam. Sampel
yang telah disintering dikarakterisasi
meliputi : uji densitas -
porositas,
pengukuran konduktivitas listrik, dan ana lisa mikrostruktur dengan menggunakan
SEM dan XRD. Hasil karaktedsasi yang diperoleh adalah
stabilized
ｚdad
serbuk 0,494
f.UII
memiliki sifat-sifat fisis terbaik setelah disintering pada suhu
1400°C, yaitu densitas
=5,48 g/crrr' , porositas
=
0,34
% ,
konduktivitas listrik
pada 1000°C
=
0,389 (Ohm em)" . Sedangkan
stabilizedZr0
2dari serbuk 5,28j.!m
setelah disintering sampai suhu 1400°C belum meneapai sintering yang baik .
Ukuran butiran dan suhu sintering tidak mempengaruhi struktur kristal zr02, akan
tetapi mempengaruhi konduktivitas listrik .
.
Kata Kunci :
kopresipitasi, sintering,
Zirkonia, stabilized zr02,elektrolit padat,
konduktor
ionik,juel cell.
ABSTRACT
One of fuel cell components are solid electrolyte, it has a stable crystal!
structure and is as conductor material. To obtain those properties, stabilized
Zirconia (Zr02) is
be
made by using additive of
I I
%
mole Y203. Particle size and
sintering temperature is as variables).of
.experiment,
There are two methods for
powder preparation, such as: chemical solution method with ZrOCh.8H20 and
(CH3C02)3Y.xH20 as raw materials, and conventional method with zr02 and
Y203 as raw materials. The result of powder preparation by using chemical
solution method shows that crystal! structure cubic - Zr02 after calcination at 500
"C
was formed and particle size is about 0.494
urn,
also powder preparation by
using conventional method shows that crystal! structure cubic - Zr02 after
calcination at 1000
-c
was formed and particle size is about 5.28 J.lm. Each of
samples powder were formed by using pressing at 5 ton, and sintered at variation
temperatures such as: 1100, 1200, 1300 and 1400 ·C, and hold in 2 hours for each
sintering temperature. Then aftcr sintering al! samples were characterized such as
: density - porosity, electrical conductivity, and microstructure analysis with
SEM
and
XRD.
The characterization results show that the best of stabilized zr02
ceramic is obtained from powder with size 0.494 !-lm and sintering at 1400
'c
with characterization such as: density
=
5.48 g/crn', porosity
=
0.34
% ,
electrical
conductivity at 1000
"C
=0.389 (Ohm ern)" . But stabilized zr02 ceramic from
powder with size
5.28
um
and after sintering until at 1400'C is not yet sintered.
Particle size and sintering temperature did not influent crystal! structure of zr02,
but can influent electrical conductivity.
ii
KATAPENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat,
karunia dan ridho yang diberikanNya kepada penulis sehingga tesis yang
diberikan judul "Pengaruh Ukuran Butiran dan Snhu Sinteriug Terhadap
Konduktivitas
Listrik
dan Mikrostrnktur
Keramik
Yittria Stabilized
Zirkonia
Sebagai Elektrolit Padat
Fuel Cell"
dapat diselcsaikan dengan
rencana
semula. Tesis ini merupakan tugas akhir penulis pada Sekolah Pasca Sarjana
Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan yang baik
ini,
penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih
dan penghargaan yang
sebesar-besarnya
kepada:
Prof. Dr. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.AK selaku Rektor Universitas
Sumatera Utara dan Prof. Dr.
Ir, T.
Chairun Nisa B, M.Sc selaku Direktur
Sekolah
Pasca
Sarjana Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan
kesempatan kepada penulis
untuk
mengikuti Program Studi Fisika
di
Sekolah
Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara.
Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku ketua dan Dr. Mahaposan Situmorang
selaku sekretaris Program Studi Fisika Sekolah Pasca Sarjana USU, yang penuh
kesabaran tidak putus-putusnya memotivasi sehingga
tesis
ini dapat diseiesaikan.
Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku ketua pembimbing dan
Ir.
Muljadi, M.Si
selaku anggota pembimbing tesis ini, yang dengan penuh kesabaran membimbing
penulis sehingga tesis ini dapat
diselesaikan,
Drs. Pardamean Sebayang, M.Si yang banyak memberikan masukan dan
arahan
serta peminjaman
buku-buku
yang
penulis pcrlukan
dan tempat berdiskusi bagi
penulis
dalam menyelesaikan tesis ini.
Selnruh Staf Pengajar pada Sekolah Pasca Sarjana USU, atas kerjasama dan
kebersamaan
mereka
mengatasi
masalah selama perkuliahan bersama penulis.
iii
