ANALISIS DAN KARAKTERISTIK ELEKTROLIT PADAT La-Gd DOPED CeO2 (LGDC) UNTUK APLIKASI INTERMEDIATE TEMPERATURE SOLID OXIDE FUEL CELL (IT-SOFC)

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) merupakan salah satu teknologi yang paling menjanjikan dari sel bahan bakar. SOFC memiliki potensi besar untuk menjadi teknologi yang bersih, efisien, dan fleksibel dalam mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik. Temperatur operasi SOFC yang tinggi (1000 °C) merupakan kekurangan yang menghambat komersialisasi SOFC. Ceria menjadi basis yang berpotensi untuk menjadi material elektrolit padat yang bekerja pada temperatur menengah (400-700 °C). Penelitian untuk mendapatkan material elektrolit padat untuk aplikasi IT-SOFC sedang dalam perkembangan. Dalam penelitian ini, La-Gd doped Ceria (LGDC) atau Ceria yang didoping dengan Lanthania (La2O3) dan Gadolinia (Gd2O3) dibuat dengan variasi persen mol Gd2O3 yaitu 0%, 10%, 15%, dan 20%. Preparasi serbuk menggunakan dry mixing dan dikompaksi dengan tekanan 40 kN menghasilkan sampel berbentuk pellet yang memiliki diameter 0,8 cm. Sampel tersebut kemudian disintering dengan variasi temperatur 1200 °C, 1300 °C, dan 1400 °C serta waktu penahanan 3, 4, dan 5 jam untuk mempelajari karakteristik sintering dan sifat mekanik yang berhubungan dengan konduktivitas ionik sebagai material elektrolit padat IT-SOFC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan temperatur sintering, waktu sintering, dan penambahan persen mol Gd2O3 meningkatkan nilai densifikasi. Nilai densifikasi tertinggi pada sampel dengan komposisi 20% mol Gd2O3 dengan temperatur sintering 1400 °C dan waktu sintering 5 jam yaitu sebesar 50,26%. Nilai kekerasan meningkat seiring meningkatnya densifikasi. Semakin banyak Gd2O3 yang ditambahkan maka nilai konduktivitas ionik juga semakin meningkat. Nilai konduktivitas ionik tertinggi terdapat pada sampel dengan komposisi 20% mol Gd2O3 yaitu sebesar 0,0634 S/cm pada temperatur operasi 600 °C. Hubungan antara konduktivitas ionik dengan temperatur dinyatakan dengan nilai energi aktivasi. Sampel dengan koduktivitas ionik tertinggi memiliki nilai energi aktivasi sebesar 0,54 eV.rnrnThe Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) is one of the most promising fuel cell technologies. SOFC tech has great potential to be the cleanest, most efficient, and flexible technology for the conversion of chemical to electrical energy. SOFC operating temperature is high (1000 °C) that makes serious deficiency and inhibits commercial scale of SOFC. Ceria-based is a great solid electrolyte materials for Intermediate Temperature (400-700 °C) Solid Oxide Fuel Cell (IT-SOFC). Research to gain a solid electrolyte material for IT-SOFC application recently in development. In this study, La-Gd doped Ceria (LGDC) which doped 0, 10, 15, 20 mol % Gd2O3. Powder preparation was used dry mixing method compacted which a pressure of 40 kN and was produced pellet-shaped samples with a diameter of 0,8 cm. The samples were sintered at 1200 °C, 1300 °C, and 1400 °C for 3, 4, and 5 hours to study the characteristics of sintering, and mechanical properties in conjuction with ionic conductivity as solid electrolyte materials for IT-SOFC. The experimental results showed that increasing sintering temperature, sintering time, and increase value mol % Gd2O3 densification. The highest value in the sample densification with the composition 20 mol % Gd2O3 at 1400 °C and sintering time of 5 hours is equal to 50,26%. Hardness value increases with increase densification. The more Gd2O3 were added, increasing the value of ionic conductivity. The highest ionic conductivity values found in the samples with the composition of 20% mol Gd2O3 is equal to 0,0634 S/cm at 600 °C. Relationship between ionic conductivity and temperature can be expressed by the value of energy activation. Sample with the highest ionic conductivity has value energy activation is equal to 0,54 eV.