Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Keterbatasan sumber energi akibat meningkatnya kebutuhan energi dari tahun ke tahun membuat keinginan besar mewujudkan teknologi alternatif untuk sumber energi terbarukan. Salah satunya adalah perangkat sel surya berbasis fotoelektrokimia seperti Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). Sistem DSSC ini terdiri atas semikonduktor TiO₂, dyes N719, elektrolit I^-/I₃^-, serta elektroda Pt/FTO. Sejauh ini, DSSC cukup menjanjikan sebagai perangkat alternatif sumber energi terbarukan. Namun, masih ada hal penting yang perlu diperhatikan pada DSSC adalah adanya arus listrik pendek yang menyebabkan elektron hole terganggu, yakni hole menjadi kosong dan dalam jangka waktu panjang menyebabkan kerusakan. Oleh karena itu, perlu dilakukan usaha mengatasinya. Salah satunya adalah perlakuan dengan menambahkan koadsorben asam 3-fenil propanoat pada fotoanoda TiO₂ tersensitisasi zat warna N719. Dalam penelitian ini, diuji pengaruh penambahan koadsorben dengan variasi konsentrasi 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 dan 0,5 mmol/L dan variasi waktu perendaman selama 6, 12, 18, dan 24 jam. Hasil preparasi TiO₂ nanotube dikarakterisasi menggunakan SEM-EDX, XRD, FTIR, UV-Vis DRS, dan potensiostat. Sementara preparasi TiO₂/N719/PPA dikarakterisasi menggunakan UV-Vis DRS dan diuji efisiensinya dalam rakitan DSSC. Hasil uji efisiensi DSSC terbaik adalah 7,30% pada konsentrasi optimum koadsorben asam 3-fenil propanoat 0,5mM dan waktu optimum perendaman 18 jam.

---

 

Limited energy sources due to increasing energy needs from year to year makes a great desire to realize alternative technologies for renewable energy sources. One of them is photoelectrochemical based solar cell devices such as Dye Sensitized Solar Cell (DSSC). The DSSC system consists of TiO₂ semiconductors, N719 dyes, I^-/ I₃^- electrolytes, and Pt/FTO electrodes. So far, DSSC is quite promising as an alternative device for renewable energy sources. However, there is still an important thing to note in DSSC is the existence of short photocurrents that cause hole electrons to be disrupted; hole become empty and in the long term cause damage. Therefore, efforts should be made to overcome them. One of them is the treatment by adding 3-phenyl propanoic acid loading to the TiO₂ photoanode sensitized N719. In this study, tested the effect of adding co-absorbent with variation concentration of 0.1; 0.2; 0.3; 0.4 and 0.5 mmol/L and variation of immersion time for 6, 12, 18 and 24 hours. The results of TiO₂ nanotube preparation were characterized using SEM-EDX, XRD, FTIR, UV-Vis DRS, and potentiostat. While the TiO₂/N719/PPA preparation was characterized using UV-Vis DRS and tested for efficiency in the DSSC assembly. The best DSSC efficiency test results were 7.30% at the optimum concentration of 3-phenyl propanoic acid co-absorbent 0.5 mM and the optimum immersion time at 18hours.

"

"DSSC (dye-sensitized solar cell) adalah sebuah sel photovoltaic yang mampu mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Pada awal pengembangan DSSC, digunakan semikonduktor TiO₂ dengan zat warna dari senyawa komplek rutenium. Walaupun DSSC tersebut sudah menghasilkan efisiensi yang baik, tetapi mulai banyak dilakukan pengembangan DSSC dengan zat warna alami karena lebih ramah lingkungan, murah, dan mudah didapatkan. Pada penelitian ini, digunakan fotoanoda TiO₂ yang tersensitasi kombinasi ekstrak daun Manihot esculenta dan Ipomoea batatas sebagai ko-sensitasi, kemudian diuji kinerja fotoanoda tersensitasi zat warna alami tersebut dengan metode spektroelektrokima. TiO₂ sudah berhasil disintesis dengan metode anodisasi menggunakan elektrolit etilen glikol (NH₄F 0,3%, H₂O 2%) pada potensial 40 V selama 45 menit, kemudian dikalsinasi pada temperatur 450°C selama 2 jam dengan laju kenaikan temperatur sebesar 2°C/menit. TiO₂ hasil sintesis tersebut kemudian dikarakterisasi menggunakan SEM-EDS, XRD, FTIR, dan UV-Vis DRS. Dari hasil SEM didapatkan bahwa TiO₂ yang disintesis memiliki morfologi nanotube dengan diameter rata-rata pori sebesar 53 nm. Sedangkan itu, pada hasil uji EDS didapatkan bahwa perbandingan atomik Ti:O adalah sebesar 1:2 dan pada hasil FTIR terdapat gugus Ti-O-Ti pada 821 cm^-1 yang mana menandakan TiO₂ sudah terbentuk. Dari hasil XRD, didapatkan bahwa TiO₂ nanotube yang disintesis memiliki fasa anatase. Dengan menggunakan persamaan Tauc dan Kubelka-Munk pada hasil pengujian UV-Vis DRS, didapatkan band gap TiO₂ hasil sintesis sebesar 3,21 eV. Akan tetapi, dari hasil pengujian aktivitas fotokatalitik TiO₂ hasil sintesis dengan metode LSV dan MPA, TiO₂ hasil sintesis belum menunjukkan respon arus terhadap cahaya UV yang baik dikarenakan terjadinya kebocoran cahaya visible pada saat dilakukan pengujian.

---

DSSC (dye-sensitized solar cell) is a photovoltaic cell that converts light energy into electrical energy. At the early development of DSSC, a TiO₂ semiconductor is used with ruthenium dye compounds. Although the DSSC has produced a good efficiency, development continues to utilize natural dyes because it is more eco friendly, cheaper, and common. In this study, a TiO₂ photoanode sensitized by combination of Manihot esculenta leaves and Ipomoea batatas as a co-sensitizer is utilized, then the dye sensitized photoanode's performance is examined with spectroelectrochemical method. The TiO₂ has been synthesized by anodization method using etylen glicol (NH₄F 0,3%, H₂O 2%) in the potential of 40 V for 45 minutes, then calcinated at the temperature of 450°C for 2 hours with the temperature increase rate of 2°C/minutes. The synthesized TiO₂ then characterized with SEM-EDS, XRD, FTIR, and UV-Vis DRS. From SEM characterization, it is known that the synthesized TiO₂ has a nanotube morphology with the average pore diameter of 53 nm. While from EDS characterization, it is known that the atomic ratio of Ti:O is 1:2 and from FTIR characterization, there is a Ti-O-Ti peak at 821 cm^-1, that indicates TiO₂ has formed. From XRD characterization, it is known that the synthesized TiO₂ nanotube has an anatase phase. Using Tauc and Kubelka-Munk equation to analyze the UV-Vis DRS characterization, the band gap of the synthesized TiO₂ is known to be 3,21 eV. However, from the photocatalytic activity examination using LSV and MPA methods, the synthesized TiO₂ has not shown a good current reponse to UV light due to the visible light leak during the examination.

"

"Hidrogen merupakan bahan bakar alternatif yang bersih dan ramah lingkungan. Beberapa penelitian telah mengembangkan produksi hidrogen dari dekomposisi amoniak. Hal ini cukup menjanjikan, karena metode ini tidak menghasilkan CO2 dan mampu mengatasi permasalahan limbah. Amoniak merupakan sumber potensial untuk peningkatan permintaan hidrogen. Fotoelektrokatalisis merupakan teknologi alternatif untuk menghasilkan hidrogen dari dekomposisi amoniak dengan energi rendah dan ramah lingkungan. Namun, bagian terpenting pada metode ini yaitu fotoanoda yang berbasis titania nanotube perlu dimodifikasi untuk mendapatkan fotoanoda yang lebih efesien dan efektif dalam mendegradasi amoniak dan produksi hidrogen secara simultan. Tujuan utama dari penelitian ini adalah mendapatkan fotoanoda berbasis titania nanotube yang memiliki performa yang tinggi dalam mendegradasi amoniak dan memproduksi hidrogen secara fotoelektrokatalisis. Modifikasi dilakukan dengan menambahkan dopan nitrogen secara insitu saat anodisasi dan sensitasi CuO yang menggunakan dua metode yaitu insitu saat anodisasi dan successive ionic layer adsorption reaction (SILAR), kemudian menentukan loading nitrogen dan CuO yang optimal dan mengkombinasi keduanya pada titania nanotube untuk membuktikan efek sinergis dari keduanya. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan mengajukan mekanisme yang terjadi pada proses degradasi amoniak dan produksi hidrogen secara simultan dengan metode fotoelektrokatalisis.Pada penelitian ini dilakukan karakterisasi morfologi, spektrum serapan cahaya, kristalografi titania nanotube, bilangan oksidasi elemen penyusun fotoanoda, gugus fungsi yang terbentuk masing-masing menggunakan FESEM-EDX dan TEM, UV-Vis DRS, XRD, XPS, dan FTIR. Besar energi bandgap dan ukuran kristal dihitung menggunakan fungsi Kubelka Munk dan persamaan Scheerrer. Respon fotoelektrokimia diamati menggunakan Potensiostat dan diagnostic perubahan respon material yang dimodifikasi disajikan dalam bentuk Applied Bias Photon to current Eficiency (ABPE). Reaktor fotoelektrokatalisis (PEC) yang digunakan untuk proses degradasi amoniak dan produksi hidrogen secara simultan terdiri dari sel fotoelektrokimia yang dimodifikasi. Sel fotoelektrokimia dilengkapi dengan sumber sinar foton lampu Mercury 250W, dan jaringan yang menghubungkan reaktor dengan GC TCD untuk mengukur gas hidrogen yang terbentuk. Konsentrasi amoniak diukur menggunakan spektrofotometer dengan metode Nessler. Senyawa intermediet yang terbentuk diukur menggunakan spektrofotometer dengan metode SNI 6989-74-2009.Hasil penelitian membuktikan bahwa titania nanotube yang dimodifikasi dengan dopan N diperoleh penyisihan amoniak dan produksi hidrogen maksimum sebesar 74.4% dan 561 mmol/m2 oleh 3N-TiNTAs. Pada perbandingan metode deposisi CuO diperoleh penyisihan amoniak maksimum sebesar 50,1% dan produksi hidrogen sebesar 392.85 mmol/m2 menggunakan CuO-TiNTAs SILAR. Produksi hidrogen tertinggi pada variasi loading CuO dicapai oleh 7CuO-TiNTAs sebesar 910.14 mmol/m2. Namun, uji kinerja pada modifikasi TiNTAs dengan kombinasi dopan N dan sensitiser CuO hanya dapat menyisihkan amoniak dan produksi hidrogen yang dihasilkan hanya sebesar 28.03% dan 66.61 mmol/m2.

---

Hydrogen is a clean and environmentally friendly alternative fuel. Several studies have developed hydrogen production from ammonia decomposition. It is promising because this method does not produce CO2 and can overcome waste problems. Ammonia is a potential source for increasing hydrogen demand. Photoelectrocatalytic is an alternative technology to produce hydrogen from ammonia decomposition with low energy and is environmentally friendly. However, the most important part of this method is the photoanode based on titania nanotubes needs to be modified to get the more efficient and effective photoanode in simultaneously degrading ammonia and producing hydrogen. The main objective of this research is to obtain a photoanode based on titania nanotubes, which have high performance in photoelectrocatalytic ammonia degradation and hydrogen production. Modifications were conducted by adding nitrogen dopants by in situ during anodization and CuO sensitization using two methods, namely in situ anodization and successive ionic layer adsorption reaction (SILAR), then determining the optimal loading of nitrogen and CuO and combining both on titania nanotubes to prove the synergistic effect of both of them. Additionally, this study also proposes a mechanism that occurs in the simultaneously degradation of ammonia and hydrogen production by the photoelectrocatalytic method.

In this study, the characterization of morphology, light absorption spectrum, crystallography of titania nanotubes, the oxidation number of photoanode constituent elements, functional groups formed using FESEM-EDX and TEM, UV-Vis DRS, XRD, XPS, and FTIR, respectively, were conducted. Bandgap energy and crystal size were calculated using the Kubelka–Munk function and Scherrer equation. The photoelectrochemical response was observed using a potentiostate and diagnostic changes in the response of the modified material were presented in the form of Applied Bias Photon to Current Efficiency (ABPE). The photoelectrocatalytic reactor (PEC) used for the simultaneously degradation of ammonia and hydrogen production consists of a modified photoelectrochemical cell. The photoelectrochemical cell is equipped with 250 W Mercury lamp as a photon beam source and a network connecting the reactor with GC TCD to measure the hydrogen gas formed. Ammonia concentration was measured using a spectrophotometer with the Nessler method. The intermediate compounds formed were measured using a spectrophotometer using the SNI 6989-74-2009 method.

The results showed that titania nanotubes modified with N-dopants obtained maximum ammonia removal and hydrogen production of 74.4% and 561 mmol/m2 by 3N-TiNTAs. In the comparison of the CuO deposition method, the maximum ammonia removal was 50.1% and hydrogen production was 392.85 mmol/m2 using CuO-TiNTAs SILAR. The highest hydrogen production in the CuO loading variation was achieved by 7CuO-TiNTAs of 910.14 mmol/m2. However, the performance test on modified TiNTAs with a combination of N dopants and CuO sensitizer could only remove ammonia and the resulting hydrogen production was only 28.03% and 66.61 mmol/m2, respectively."

"ABSTRAKDSSC, dyes sensitized solar cell, dengan zat warna alami termasuk kurkumin memiliki efisiensi yang rendah karena masalah ketidakstabilan kromofor pada zat warna tersebut. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi DSSC dengan meningkatkan kestabilan fotoanoda, yaitu dengan inkorporasi nanopartikel emas. Nanopartikel emas dapat meningkatkan photocurrent dikarenakan efek surface plasmon resonance yang mampu meningkatkan absorpsi fotoanoda terhadap cahaya tampak. Penelitian mengenai inkorporasi nanopartikel emas pada fotoanoda DSSC tersensitasi zat warna alami termasuk kurkumin masih kurang dipelajari. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah inkorporasi nanopartikel emas dapat meningkatkan respon terhadap sinar tampak dan aktivitas photocurrent fotoanoda TiO2 tersensitasi kurkumin. Selain itu dimaksudkan juga untuk mengetahui apakah inkorporasi nanopartikel emas pada fotoanoda TiO2 tersensitasi kurkumin dapat meningkatkan efisiensi DSSC. Penelitian ini dimulai dengan sintesis dan persiapan bahan yang dibutuhkan untuk pembuatan fotoanoda. Fotoanoda yang digunakan adalah lapisan film TiO2 diatas kaca transparan yang konduktif kaca berlapis FTO, fluor doped Tin Oxide , yang disensitasi dengan kurkumin dan diinkorporasikan dengan nanopertikel emas. TiO2 dibuat dengan metoda Rapid Breakdown Anodization RBA , FTO dibuat dengan metode spray pyrolysis, dan nanopartikel emas disintesis dengan metode Turkevich. TiO2 dan kombinasi fotoanoda yang dibuat dikarakterisasi dengan SEM-EDX, UV-DRS, FTIR, dan XRD. Kombinasi empat fotoanoda yang dibuat yaitu FTO/TiO2, FTO/TiO2/Au, FTO/TiO2/Kurkumin dan FTO/TiO2/Au/ Kurkumin. FTO/TiO2 dibuat dengan metode doctor blade. Inkorporasi nanopartikel emas pada permukaan fotoanoda FTO/TiO2 dilakukan dengan metode elektroforesis. Hasil karakerisasi SEM-EDX mengkonfirmasi adanya nanopartikel emas yang telah terinkorporasi pada permukaan fotoanoda TiO2 dan distribusinya. Karaktersisasi FTIR mengkonfirmasi adanya interaksi antara kurkumin dan TiO2 setelah proses sensitasi. Untuk mempelajari dampak inkorporasi nanopartikel emas pada absorpsi dan aktivitas photocurrent fotoanoda TiO2 tersensitasi kurkumin pada cahaya tampak, dilakukan karakterisasi sifat optikal UV Vis dan UV DRS dan aktivitas photocurrent metode Multipulse Amperometry pada keempat fotoanoda yang telah dibuat. TiO2 hasil sintesis memiliki struktur anatase dengan ukuran 22.9 nm dan memiliki band gap sebesar 3.14 eV. FTO hasil sintesis memiliki sheet resistance rata rata sebesar 5.264 Ohm/sq dan Transmittans maksimum sebesar 84.2 . Nanopartikel emas hasil sintesis memiliki absorbansi maksimum pada panjang gelombang 536 nm. Absorpsi dan aktivitas photocurrent pada cahaya tampak dari FTO/TiO2/Au/kurkumin lebih baik dibandingkan FTO/TiO2/ Kurkumin. DSSC dengan fotoanoda FTO/TiO2/Au/Kurkumin ? = 0.07 memiliki efisiensi yang lebih besar dibandingkan FTO/TiO2/Kurkumin ? = 0.01 . Akhirnya untuk mengetahui apakah inkorporasi nanopartikel emas dapat meningkatkan efisiensi DSSC dengan fotoanoda TiO2 tersensitasi kurkumin, Fotoanoda FTO/TiO2/Kurkumin dan FTO/TiO2/Au/Kurkumin dirakit menjadi sistem DSSC dengan metode sandwich lalu dievaluasi efisiensinya dengan metode Linear Sweep Voltammetry dengan potensiostat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa inkorporasi nanopartikel emas pada fotoanoda TiO2 tersensitasi kurkumin dapat meningkatkan aktivitas photocurrent, hal ini dikarenakan pengaruh surface plasmon resonance dari nanopartikel emas sehingga meningkatkan absorpsi fotoanoda TiO2 tersensitasi kurkumin pada cahaya tampak. Sementara itu kenaikan efisiensi yang signifikan juga diamati pada DSSC dengan fotoanoda yang diinkorporasikan dengan nanopartikel emas.

---

ABSTRACTDSSC, dyes sensitized solar cells, with natural dyes including curcumin have a low efficiency due to the chromophore instability of the dyestuff. One way to improve the efficiency of DSSC, by improving photoanode stability, is by incorporation of gold nanoparticles. The gold nanoparticles can increase the photocurrent due to the surface plasmon resonance effect which enhances the photoanode absorption to visible light. Research on the incorporation of gold nanoparticles in DSSC with natural dye sensitized photoanode including curcumin has not been extensively studied. The purpose of this study was to find out whether the incorporation of gold nanoparticles could improve the response to visible light and photocurrent activity of curcumin sensitized photoanode TiO2. It is also intended to find out whether the incorporation of gold nanoparticles in the curcumin sensitized photoanode TiO2 can improve the efficiency of DSSC. This research begins with the synthesis and preparation of materials required for the fabrication of photoanode. The photoanode that used is made by a layer of TiO2 film on a transparent conductive glass FTO coated glass, Fluorine doped Tin Oxide , which is sensitized with curcumin and incorporated with gold nanoparticles. TiO2 was prepared by Rapid Breakdown Anodization RBA method, FTO was made by spray pyrolysis method, and gold nanoparticles were synthesized by Turkevich rsquo s method. TiO2 and photoanode combinations that made were characterized by SEM EDX, UV DRS, FTIR, and XRD. The combination of four photoanode are FTO TiO2, FTO TiO2 Au, FTO TiO2 Curcumin and FTO TiO2 Au Curcumin. FTO TiO2 is made by doctor blade method. The incorporation of gold nanoparticles on photoanode FTO TiO2 surface is done by electrophoresis method. SEM EDX characterization results confirm the presence of gold nanoparticles that have been incorporated on the surface of the photoanode TiO2 and its distribution. FTIR confirms the interaction between curcumin and TiO2 after the sensitization process. To study the effect of incorporation of gold nanoparticles on photocurrent absorption and photocurrent activity of curcumin sensitized photoanode TiO2 under visible light, optical characterization UV Vis and UV DRS and photocurrent activity Multi Pulse Amperometry method is recorded on all four photoanode that were made. TiO2 has anatase structure with crystallite size 22.9 nm and has a band gap of 3.14 eV. FTO have an average sheet resistance of 5,264 Ohm sq and Transmittance maximum of 84.2 . Gold nanoparticles have a maximum absorbance at wavelength 536 nm. It is found that the absorption and photocurrent activity under visible light of photoanode FTO TiO2 Au Curcumin is better than FTO TiO2 Curcumin. DSSC with photoanode FTO TiO2 Au Curcumin 0.07 has greater efficiency than FTO TiO2 Curcumin 0.01 . Finally, to find out whether the incorporation of gold nanoparticles can improve the efficiency of DSSC with curcumin sensitized photoanode TiO2, Photoanode FTO TiO2 Curcumin and FTO TiO2 Au Curcumin are assembled into DSSC system by sandwich method and evaluated its efficiency by Linear Sweep Voltammetry method with potentiostat. The results showed that the incorporation of gold nanoparticles in the curcumin sensitized photoanode TiO2 increase the photocurrent activity, due to the influence of surface plasmon resonance from the gold nanoparticles thus increasing the absorption of curcumin sensitized photoanode TiO2 under visible light. Meanwhile significant efficiency improvements were also observed in the DSSC with photoanode incorporated with gold nanoparticles."