pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan … · pengaruh penambahan ni pada mg dan kecepatan...
TRANSCRIPT
H2
Solid State dengan material dasar Mg
PenambahanNi
Mechanical Alloying
Temp. Ab/Desorbsi
Weight % H2
Storage system Volumetric hydrogen capacity
(kgH2 m-3)Gas hidrogen bertekanan tinggi (80Mpa) ~40
Hidrogen cair pada tangki cryogenic (-252oC) ~71
Solid satate hidrida 80-160
Syarat (US DOE FreedomCAR )
Kapasitas 9 Wt%
Temperatur -40 60
Mg
kelebihan
Kapasitas tinggi 7,6 wt%
Murah
kekurangan
Temperatur kerja tinggi diatas 350 C
Laju absorsi dan desorbsi yang lambat
50 jam
Ni
Meningkatkan Hydrogen capacity
(sheng- long lee 2010)
Variasi penambahan Ni 2 dan 5 wt%
Menurunkan temperatur kerja (varin-2007)
Variasi wt % Ni10, 15, 25 (G Liang, 1997)
Kecepatan putaran
400 rpm(A. Ranjbara, 2011)
240, 260, 300 rpm
(P.P. Chattopadhyay,2000)
250 rpmL wang, 2003
Perumusan Masalah
Pengaruh variasi penambahan unsur
Ni terhadap hydrogen
properties Mg
Pengaruh Variasi kecepata putaran milling terhadap
hidrogen properties Mg(Ni)
Tujuan PenelitianMembandingkan pengaruh penambahan Ni (2, 5, 10 Wt%) terhadap hidrogen properties yang disintesis dengan metode mechanical alloying.
Mengetahui pengaruh perubahan kecepatan putaran milling dengan variasi 200, 300, 400 rpm terhadap hidrogen properties Mg(Ni) yang disintesis dengan metode mechanical alloying.
Metal HidridaPembentukan metal hidrida
direct dissociative chemisorption electrochemical splitting water
Gambar 1.2 Skema penyerapan hidrogen (H2) dalam logam. (Zuttel A. et al., 2001)
H2 Mg + Ni
Penyerapan secara fisika Disosiasi dan penyerapan
secara kimia Difusi ke dalam sub
permukaan dan bulk Serta pembentukan hidrida
dengan pengintian dan pertumbuhan.
Gambar 1.2 Skema penyerapan hidrogen (H2) dalam logam. (Zuttel A. et al., 2001)
H2 Mg + Ni
Penyerapan secara fisika Disosiasi dan penyerapan
secara kimia Difusi ke dalam sub
permukaan dan bulk Serta pembentukan hidrida
dengan pengintian dan pertumbuhan.
Planetary Ball Mill PM 400
Mekanismepergerakan
PBM
Mekanismegerakan
bola
Mekanisme terjadinyatumbukan
Sintesis MgH2 sebagai material penyimpan hidrogen dengan
mechanical milling.
Comparison of hydrogen storage properties Mg-Ni from different
preparation methodA. Ranjbar dkk, 2011
Hasil terbaik pada BM cast Mg-Ni
Structural study and hydrogen sorption kinetics of ball-milled
magnesium hydrideHuaout J. Dkk, 1999
Hasil terbaik pada MgH2 hasil ball-mill
Mechanical alloying and hydrogen absorption properties of the Ng-Ni
systemG. Liang dkk, 1997
Hasil terbaik pada Mg-10wt%Ni
Hydrogen Desorption Properties of MgH2 nanocomposites with
nano-oxides and inco micrometric and nanometric-Ni
A study of stabikity of MgH2 in Mg-8at%Al alloy powder
M. Faniry, 2010Max absorpsi hidrogen 5 wt%
Hydrogen and dehydrogenitation behaviours of nanocrystaline Mg20Ni10-XCuX (x=0-4) alloys
prepared by meltspinningY.H. Zhong, 2010
Hasil terbaik pada Cu2 spun 30m/s
Hydrogen storage in binary and ternary Mg based alloys: A
comprehasive experimental studyW.P. Kalisvaart, 2010
Hasil terbaik pada Mg85Fe7.5Ti7.5
Effects of Ni adition on hydrogen storage of Mg17Al12 alloySheng-Long Lee, 2010
Hasil terbaik pada MA20N
Hydrogen storage properties of Mg-10wt% Ni alloys co-catalyzed
with niobium with multi walled carbon nanotubes
Sima Aminoroaya dkk, 2010Hasil terbaik pada Nb2-1.5Nb
Melting Casting
Mechanical ball-mill
Melt Spinning
Deposition
ElectrodepositionMETODOLOGY
Gambar 1.3 Diagram Alir Penelitian
Gambar 1.3 Diagram Alir Penelitian
∑material Mg + Ni = 20 gr2 % Ni = 0.4 gr5% Ni= 1 gr10% Ni = 2 gr
Tabel 1.3 Komposisi bahan pada saat proses mechanical Alloying
Raw Material
Berat (Gr) Wt %Ni Berat total tiap
sampel% gr
Mg
19,6 2 0,4
2019,0 5 1
18,0 10 2
Pengujian Hydrogenisasi
Pengujian ini dilakukan dengan memasukkan sampel kedalam vial setelah itu divakum dan di isi dengan
Hydrogen 3 bar, lalu di naikkan temperaturnya di tube furnace hingga 250°C di holding selama 1 jam.
PengujianPengujian DSC digunakan untuk
mengetahui Wt% Hydrogen dengan menggunakan teori A. Varin, 2008
Hasil XRD 5 wt% Ni
Mg2Ni belum terbentuk pada penambahan 5 wt% Ni, pada semua kecepatan.
Hasil Pengujian XRD 10 wt%
Mg2 Ni mulai terbentuk pada kecepatan milling 300 rpm
Hasil XRD 400 rpm
Mg2 Ni baru terbentuk pada penambahan 10 wt% Ni
Hasil Pengujian SEM
Perubahan Morfologi sebelum dan sesudah di Mechanical Alloying dengan perbesaran yang sama 500X
Ukuran partikel terukur 160 – 345 µm 38 - 46µm
Hasil Pengujian SEM
Semakin bertambah kecepatan milling, maka ukuran partikel semakin kecil, pada kecepatan penambahan Wt % Ni yang sama, 2 Wt% Ni
200 rpm 400 rpm300 rpm
Hasil Pengujian SEM
Semakin bertambah Ni, maka Aglomerasi dan Cold welding nya semakin banyak, pada kecepatan Milling yang sama, 200 rpm
2 wt% Ni 10 wt% Ni5 wt% Ni
Hasil Pengujian SEM
Aglomerasi dan Cold Welding yang terjadi setelah di milling, 2 Wt% Ni, 200 rpm.
Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi
Dari hasil pengujian, Magnesium Hydrida sudah terbentuk pada penambahan 2 wt% Ni, 200, 300, 400 rpm
Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi
Dari hasil pengujian, Magnesium Hydrida sudah terbentuk pada penambahan 2 wt% Ni, 300 rpm
Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi
Dari hasil pengujian, Magnesium Hydrida sudah terbentuk pada penambahan 2 wt% Ni, 400 rpm
Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi
Dari hasil pengujian, mulai terbentuk Mg2NiH0,3 pada penambahan Ni 5 wt% kecepatan 300 rpm
Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi
Dari hasil pengujian, mulai terbentuk Mg2NiH0,3 pada penambahan Ni 5 wt% kecepatan 200 rpm
Hasil Pengujian XRD setelah di Hydrogenisasi
Dari hasil pengujian, mulai terbentuk Mg2NiH0,3 pada penambahan Ni 5 wt% kecepatan 300 rpm
Hasil Pengujian DSC
Hasil Pengujian DSC
Hasil Pengujian DSC
Hasil Pengujian DSC, 5 wt% Ni
5 wt% Peak Area J/g T Onset T Puncak
200 12.93 389.6 404.68
300 176.29 352.69 404.7
400 102.11 389.44 426.06
Kurva Temperatur Laju Desorbsi
10% 5% 2%200 374,85 389,6 389,86300 364,95 352,69 367,69400 363,44 389,44 374,85
Kurva Wt%
10% 5% 2%200 0,07756 0,03522 0,02512300 0,10548 0,48024 0,21096400 0,36204 0,27816 0,33616
Kesimpulan1. Material Mg2Ni dapat disintesis dengan planetary ball mil pada kecepatan
400 rpm, dengan penambahan sebesar 10 Wt% Ni.
2. Penambahan Ni dapat mempercepat terjadinya difusi
3. Penambahan kecepatan miling dapat mempercepat terjadinya difusi.
4. Material Hydrida bisa di dapatkan pada temperatur 250°C dengan Holdingselama 1 jam pada tekanan 3 bar.
5. Hydrida yang terbentuk adalah MgH2 dan Mg2NiH0,3.
6. Wt% Hydrogen terbaik sebesar 0, 48 Wt%, didapatkan pada penambahann 5wt%Ni dengan kecepatan milling 300 rpm.
7. Temperatur Onset terbaik adalah 352,69 °C, pada penambahan 5 Wt% Ni,kecepatan milling 300 rpm.
Kesimpulan
1. Pengujian terhadap Hydrogenisasi diperlukan peralatan yang mampumengukur tekanan temperatur dan massa secara sangat teliti, sehinggadapat dibandingkan dengan referensi yang ada.
2. Perlu dilakukan pengujian dengan tekanan yang lebih tinggi untukmendapatkan wt% yang lebih besar.
3. Perlu di beri PCA saat Milling, agar tidak terjadi aglomerasi yangberlebihan.