studi penerapan sistem plasma chemical ......seminar teknologi bahan dan barang teknik studi...
TRANSCRIPT
SEMINAR TEKNOLOGI BAHAN DAN BARANG TEKNIK
STUDI PENERAPAN SISTEM PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITION UNTUK PENGEMBANGAN ANODA KARBON PADA
BATERAI MOBIL LISTRIK
𝐔𝐥𝐥𝐲 𝐌𝐚𝐦𝐛𝐚′𝐚𝐭𝐮𝐥 𝐌𝐮𝐤𝐚𝐫𝐫𝐨𝐦𝐚𝐡𝟏,𝟐, 𝐃𝐣𝐨𝐤𝐨 𝐇. 𝐒𝐚𝐧𝐭𝐣𝐨𝐣𝐨𝟐, 𝐌𝐚𝐬𝐫𝐮𝐫𝐨𝐡𝟐, dan
𝐍𝐮𝐠𝐫𝐨𝐡𝐨 𝐀𝐝𝐢 𝐒𝐚𝐬𝐨𝐧𝐠𝐤𝐨𝟏𝟏Energy security graduated program, Indonesia Defense University (UNHAN)
𝟐Physics Departement of Brawijaya University
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil dan Pembahasan
Penutup
Agenda
PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan mobil
listrik, kebutuhan baterai kedepan akan
semakin meningkat. Jenis Baterai yang
saat ini dikembangkan adalah baterai
litium.
Anoda baterai dapat menggunakan
lapisan tipis karbon
Plasma Chemical Vapor Deposition
(CVD)
Proses pengendapan senyawa
menggunakan bantuan plasma untuk
meningkatkan reaksi kimia.
Radio Frequency Plasma Enhanced
Chemical Vapor Deposition dengan
memvariasikan gas Ar/𝑪𝟐𝑯𝟐. Hasil yang
diperoleh menunjukkan bahwa laju
deposisi dan kekasaran permukaan
menurun dengan meningkatnya rasio
Ar/𝑪𝟐𝑯𝟐.
Pada penelitian ini Gas yang digunakan
campuran Ar dan LPG (Liquified Petroleum
Gas) yang memiliki komposisi 97% berupa
campuran propana dan butana
Penelitian Lin (2010) :
Pada proses deposisi lapisan karbon
dengan menggunakan metode plasma
CVD, tekanan gas dalam chamber
reaktor mempunyai pengaruh cukup besar
pada pembentukan lapisan karbon.
Tujuan dari penelitian ini adalah
Merancang desain dan membuat sistem plasma, serta
mengetahui pengaruh tekanan dalam reaktor plasma
terhadap mikrostruktur lapisan karbon yang dideposisi
dengan plasma CVD berdasarkan ikatan yang teridentifikasi
pada lapisan karbon yang dikarakterisasi dengan menggunakan
FTIR.
Bahan LPG
Gas Argon
Gas Nitrogen
Kaca preparat
Peralatan1. Kaca desikator (dilengkapi dengan elektroda
sejajar) sebagai reaktor
2. Rotary pump
3. Generator plasma
4. sensor tekanan
5. FTIR shimadzu
6. Software Ez Omnic
7. Software solid work
BAHAN DAN METODE Tahapan Penelitian
Mulai
Desain, pembuatan dan perakitan sistem pembangkit plasma
Pengujian sistempembangkit plasma
Preparasi substrat kaca
Pendeposisian lapisankarbon diatas substrat
Karakterisasi lapisan karbondengan menggunakan FTIR dan
dianalisa
Selesai
Desain Sistem PembangkitPlasma
Keterangan:
1. Gas argon
2. Blue gas
3. Gas nitrogen
4. Regulator argon
5. Regulator blue gas
6. Reaktor plasma
7. Rotary pump
8. Generator
9. Sensor tekanan
10. Regulator tegangan
11. Substrat
Pengujian Kerja Alat
Pengujian kerja alat dilakukan
untuk mengetahui kemampuan
alat yang telah dibuat dapat
bekerja dengan baik. Pengujian
kerja alat ini meliputi pengujian
tekanan vakum dan kebocoran
reaktor serta pengujian
pembangkitan plasma.
Eksperimen
Dibilas dengan
aquades
Dicuci dengan
sabun
Kaca preparat
dipotong menjadi
4 bagian
Dikeringkan
dengan hair
dryer
Dicuci dengan etanol
75% menggunakan
ultrasonic cleaner
1. Preparasi substrat
2. Pembuatan sampel
Mulai
Substrat kaca yang sudah di preparasi diletakkan diataselektroda pada reaktor
Reaktor divakumkan selama 30 menit
Pendeposisian lapisan karbon diatas substrat kaca untukmembuat sampel dengan tekanan chamber 4.39 Torr, 4.89 Torr, dan 5.29 Torr selama 4 jam dengan daya sebesar 160
watt.
Generator dan rotary pump dimatikan
selesai
3. Karakterisasi sampel dengan FTIR dan Pengolahan data
Hasil pengujian FTIR berupa spektrum yang menunjukkan
hubungan antara transmitansi (%T) dengan bilangan
gelombang. Spectrum yang dihasilkan tersebut diolah dengan
software Ez Omnic
Pla
sm
a y
an
g b
erh
asil
dib
an
gk
itk
an
pad
a c
ham
ber
Gas yang masuk pada sistem plasma akan mengalami berbagai reaksi
Plasma yang digunakan untuk deposisi lapisan karbon adalah plasma glow discharge
𝐴𝑟 + 𝑒− → 𝐴𝑟+ + 2𝑒 (ionisasi)
𝐴𝑟 + 𝑒− → 𝐴𝑟∗ + 𝑒 (eksitasi)
𝐴𝑟+ + 𝐶3𝐻8 → 𝐶2𝐻3+ + 𝐶𝐻3 + 𝐻2 + 𝐴𝑟 (disosiasi)
𝐴𝑟+ + 𝑒− → 𝐴𝑟 (rekombinasi)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Tekanan Chamber terhadap PembentukanPlasma
Tekanan chamber 4.39 Torr
Tekanan chamber 4.89 Torr
Tekanan chamber 5.29 Torr
Terdeposisi Tidak terdeposisi
Glow Discharge
Arc Discharge
E
elektron Partikel
positif
Partikel
netral
Pada tekanan chamber yang lebih
tinggi, banyak terjadi tumbukan
antar partikel dibandingkan
dengan partikel yang menumbuk
substrat.
Pengaruh Tekanan Chamber terhadap spektrum lapisan
Tekanan chamber 4.39 Torr Tekanan chamber 4.89 Torr
Karakterisasi Hasil Deposisi LapisanTipis
𝑨𝒓+ + 𝑪𝟑𝑯𝟖 → 𝑪𝟐𝑯𝟑+ + 𝑪𝑯𝟑 +𝑯𝟐 + 𝑨𝒓
Tekanan Chamber 4.39 Torr
+ +
C3H8 +
𝑪𝟑𝑯𝟖+
Jalur bebas rata-rata partikel besar
Terdeposisi pada substrat
Densitas partikel dalam chamber kecil
Antar Partikel tidak terlalu sering
bertumbukan
𝑪𝟑𝑯𝟖 + 𝒆− → 𝑪𝟑𝑯𝟖+ + 𝟐𝒆
Jalur bebas rata-rata lebih kecil Karena tekanan
chamber tinggi
Frekuensi tumbukan yang terjadi pada chamber
semakin tinggi
Tumbukan yang berulang kali mengakibatkan
banyak atom H yang lerlepas
Tekanan Chamber 4.89 Torr
Kesimpulan
01 Memperbaiki sistem
plasma CVD agar
tercapai tingkat
kevakuman yang lebih
rendah dan kebocoran
sistem dapat dikurangi.
02 Pengaturan tekanan
chamber sebaiknya
dilakukan dengan
mengatur gas keluaran
menggunakan valve.
03 Melakukan deposisi
lapisan karbon dengan
memvariasikan jarak
elektroda pada sistem
plasma CVD.
04 Melakukan karakterisasi
lapisan karbon untuk
mengetahui persebaran
dan ketebalan lapisan
carbon yang tumbuh
pada substrat
.
PENUTUP
Sistem plasma CVD telah berhasil dibuat dan dapat digunakan untuk
proses deposisi lapisan karbon. Sistem ini cukup sederhana untuk membuat
lapisan tipis anoda karbon, namun masih terdapat kekurangan karena
timbulnya arc discharge yang mengakibatkan gosong baik pada sampel
maupun pada elektroda
Diketahui bahwa semakin tinggi tekanan chamber, intensitas absorbansi
lapisan karbon semakin kecil. Pada tekanan chamber 4,39 Torr, intensitas
absorbansi tertinggi dimiliki oleh C-H sedangkan pada tekanan chamber
4,89 Torr, intensitas absorbansi tertinggi dimiliki oleh C=C.
Saran
THANK YOU