Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Peningkatan kualitas karbon nanotube yang diproduksi dengan metode dekomposisi katalitik metana dapat diperbaiki dengan cara optimasi proses (insitu) seperti variasi waktu reaksi atau dengan melakukan post-treatment terhadap karbon nanotube yang telah diproduksi dengan pemanasan microwave dan pengadukan ultrasonik. Berdasarkan analisa SEM dan XRD, karbon nanotube yang disintesis dengan waktu reaksi 20 menit memiliki kualitas yang paling baik, dengan diameter karbon nanotube yang lebih kecil dan karbon amorf lebih sedikit. Pemurnian karbon nanotube dengan menggunakan pemanasan microwave dan pengadukan ultrasonik juga terbukti efektif dalam memperbaiki struktur karbon nanotube yang dihasilkan, mereduksi jumlah partikel logam katalis yang terdapat pada karbon nanotube tanpa merusak kristal karbon tersebut dengan ukuran kristal karbon setelah pemurnian adalah 6,1 nm.

---

Increasing the carbon nanotubes' quality can be done with process optimation (in-situ) like changing the reaction time or giving post treatment to the carbon nanotubes with microwave heating and ultrasonic mixing. Based on SEM and XRD characterization, 20 minutes reaction time gave the best result for carbon nanotubes product, which have smaller diameters and less amorphous carbons. Purification of carbon nanotubes using microwave heating and ultrasonic mixing also effective to repair the carbon nanotubes' structure, reduce the number of metals without damaging the carbon crystal with average crystal sizes about 6.1 nm."

"Nanokarbon merupakan salah satu produk nanoteknologi yang paling berkembang saat ini. Nanokarbon yang paling banyak dikaji adalah karbon nanotube karena sifat dan strukturnya yang unik, sehingga mempunyai banyak aplikasi, seperti sebagai penyimpan hidrogen, nanoscale transistor, flat panel display, superkapasitor, nanoprobes dan sensor, dan sebagai katalis. Terdapat batasan struktur nanotubes yang digunakan untuk setiap aplikasi. Karbon nanotubes yang berkualitas baik sebagai penyimpan hidrogen adalah karbon nanotubes yang single-walled, berdiameter kecil, panjang, dan seragam. Kualitas karbon nanotubes selain dipengaruhi oleh temperatur reaksi dekomposisi katalitik metana, juga dipengaruhi oleh ukuran partikel katalis. Salah satu hal yang dapat mempengaruhi ukuran partikel katalis adalah metode preparasi katalis. Pada penelitian ini, pengaruh dari perlakuan ultrasonik pada katalis Ni/Cu/Al2O3 terhadap diameter inti aktif Ni dan kualitas karbon nanotube dievaluasi pada reaksi dekomposisi katalitik metana pada temperatur 650_C. Katalis dipreparasi dengan menggunakan metode kopresipitasi dengan variasi perlakuan ultrasonic pada tahap sebelum dan sesudah tahap agglomerasi selama 0, 30, 60, dan 90 menit. Ukuran diameter NiO dikarakterisasi dengan menggunakan XRD dan morfologi produk nanokarbon dengan menggunakan TEM. Semakin lama perlakuan ultrasonik selama preparasi katalis memperbesar ukuran diameter NiO, tanpa perlakuan ultrasonik diperoleh diameter berdiameter paling kecil yaitu 14,50 nm. Dan katalis dengan loading tertinggi yaitu SB-30U menghasilkan konversi metana rata-rata dan yield hidrogen rata-rata yaitu 76,70% dan 35,95% pada uji aktivitas selama 520 menit. Katalis SB-30 U memiliki waktu hidup selama 18 jam 20 menit, dan memiliki konversi metana dan yield hidrogen rata-rata sebesar 85,27% dan 20,19%. Dari hasil TEM diketahui bahwa nanokarbon yang dihasilkan sebagian besar merupakan karbon nanofiber dan sebagian kecil karbon nanotube dengan diameter antara 20-230 nm.

---

Nowadays, nanocarbon is one of the most developed nanotechnology product. Carbon nanotubes is the most conducted nanocarbon because of its unique properties and structures, therefore it is applied as a hydrogen storage, nanoscale transistor, flat panel display, supercapasitor, nanoprobes and sensor, and as a catalyst. However there is a structure limitation of carbon nanotubes for every application. Carbon nanotubes that is fit for hydrogen storage, has single-walled, small diameter, long, and uniform. Quality of carbon nanotubes is not only influenced by the catalytic decomposition of methane reaction temperatur, but also by catalyst particle size which is influenced by catalyst preparation method.

In this research, the effect of ultrasonic irradiation on Ni/Cu/Al2O3 catalyst to the particle size of Ni and also to the quality of carbon nanotubes is evaluated in the catalytic decomposition of methane reaction at 650_C. Catalyst is prepared by coprecipitation method with different period of ultrasonic irradiation before and after agglomeration step. The particle size of NiO is characterized by XRD and nanocarbon morphology by TEM. The longer ultrasonic irradiation period in the catalyst preparation, the bigger size of Ni particle size. Without ultrasonic irradiation, NiO particle size is smaller, which is 14,50 nm. SB-30U catalyst which has highest loading of Ni has average conversion of methane and average hydrogen yield 76,70% and 35,95%. Besides that, SB-30U catalyst's lifetime is 18 hours and 20 minutes, and it has average conversion of methane and hydrogen yield 85,27% and 20,19%. From TEM, most of the nanocarbon is recognized as carbon nanofiber and the rest is carbon nanotube with diameter range 20-230 nm."

"Peningkatan kualitas nanotube karbon dapat dilakukan dengan menggunakan katalis berpenyangga. MgO secara luas telah digunakan sebagai penyangga katalis Fe untuk menghasilkan nanotube karbon berkualitas baik. Disisi lain, penelitian Ni berpenyangga MgO belum banyak digunakan padahal Ni merupakan logam yang paling aktif dalam reaksi dekomposisi metana. Untuk itu penelitian dilakukan untuk mengkaji perbandingan kedua katalis tersebut dalam sintesis nanotube karbon. Reaktor yang digunakan untuk reaksi dekomposisi katalitik metana adalah reaktor terstruktur Gauze, sedangkan metode yang digunakan dalam preparasi katalis adalah sol gel dan teknik pelapisan dip coating. Kinerja katalis ditentukan dari konversi metana, kemurnian hidrogen, yield dan karakterisasi nanotube karbon menggunakan SEM. Dari hasil penelitian, diperoleh perbandingan nanotube karbon yang dihasilkan yaitu katalis terstruktur Ni/MgO memberikan konversi metana rata-rata 23.5%, kemunian hidrogen rata-rata 23.9%, yield 9.76 g karbon/g katalis dan karakterisasi nanotube karbon dengan morfologi yang baik. Katalis ini juga mampu bertahan untuk reaksi selama 4.17 jam dengan konversi minimal 16.04%. Katalis terstruktur Fe/MgO memberikan konversi metana rata-rata 10.7%, kemunian hidrogen rata-rata 15.5%, yield 3.45 g karbon/g katalis dan karakterisasi nanotube karbon dengan morfologi yang kurang baik akibat terjadinya aglomerasi partikel Fe. Katalis ini hanya mampu bertahan untuk reaksi selama 2.83 jam dengan konversi minimal sebesar 7.27%.

---

Improvement of Carbon Nanotube (CNT) quality can be obtained by using supported catalyst. MgO has been generally used as support for Fe catalyst to produce CNT with good quality. On the other hand, there is only few research regarding the usage of MgO supported Ni catalyst despite its nature as the most reactive catalyst for catalytic methane decomposition. For that reason, this research has done to compare the two catalysts. Reactor structured Gauze is used for catalytic methane decomposition, sol gel method is used for catalyst preparation and dip coating is used for catalyst coating on substrat. Performance of the two catalysts are determined from methane conversion, hydrogen purity, yield and CNT characterization by SEM. Structured catalyst Ni/MgO gives the average conversion of 23.5%, average hydrogen purity of 23.9%, yield of 9.76 g C/g catalyst and good morfology of CNT. This catalyst can endured for 4.17 hours with the minimum conversion of 16.04%. In comparison, structured Fe/MgO catalyst gives the average conversion of 10.7%, average hydrogen purity of 15.5% and yield of 3.45 g carbon/g catalyst. Moreover, the resulting CNT morfology is not very good due to agglomeration of Fe particles. This catalyst can only endured for 2.83 hours with the minimum conversion of 7.27%."

"Produksi karbon nanotube yang memiliki nilai komersil sekaligus hidrogen sebagai bahan bakar ramah lingkungan dapat dilakukan melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Untuk memproduksinya pada skala komersil dibutuhkan studi kinetika untuk memperoleh parameter kinetika reaksi yang berguna untuk keperluan perancangan reaktor. Pada penelitian ini, dilakukan preparasi katalis Ni/Cu/Al yang dilapiskan pada substrat katalis gauze. Percobaan pendahuluan dilakukan untuk memperoleh daerah kinetika yang tidak dipengaruhi oleh fenomena perpindahan massa dan panas, dengan memvariasikan laju alir pada rentang 15-23 ml/menit pada suhu 650oC. Uji kinetika reaksi pada tekanan 1 atm dan variasi suhu 650-750oC dilakukan untuk memperoleh data kinetika. Data kinetika lalu diuji dengan model kinetika mikro yang diturunkan dari mekanisme reaksi permukaan katalis. Model kinetika yang paling sesuai menunjukkan tahap penentu laju reaksi dekomposisi metana. Hasil penelitian uji kinetika menunjukkan bahwa tahap penentu laju reaksi dekomposisi metana adalah tahap reaksi permukaan dimana terjadi pelepasan 1 molekul H dari molekul metana yang teradsorpsi pada inti aktif katalis. Energi aktivasi yang diperoleh sebesar 19,3 kJ/mol. Deaktivasi katalis terjadi pada reaksi sehingga diperlukan suatu faktor koreksi terhadap persamaan laju reaksi.

---

Production of carbon nanotubes which has high commercial values together with hydrogen as green energy can be done by catalytic decomposition of methane. Producing hydrogen and carbon nanotubes into commercial scale needs a kinetic study in order to get the kinetic reaction parameters which is useful for design of reactor. In this research, preparation of gauze wire as substrat of Ni/Cu/Al catalyst was done by coating the Ni/Cu/Al catalysts to the wire.

Initial experiment has been done to obtain the kinetics area which is not controlled by mass and heat transfer, by making variation of the flowrate in the range of 15-23 ml/minutes at the temperatur of 650oC. Kinetics evaluation was done at the pressure of 1 atm and the temperatur range of 650-750oC to obtain kinetics data. This data next will be evaluated by the model of micro kinetics that has been formulated by reaction mechanism of the surface of catalysts. The best kinetic model that fits with the data means that the reaction is the rate limiting step of methane decomposition.

The result of kinetic study shows that the rate limiting step is the surface reaction when a molecule of hydrogen released from the methane which is adsorbed in active site of catalysts. The activation energy obtained is 19,3 kJ/mol. Catalysts deactivation occurs in this reaction, so that it is necessary to make a correction of the rate laws."

"Dekomposisi katalitik metana adalah salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen dan nanokarbon bermutu dan bernilai ekonomi tinggi secara simultan. Persamaan kinetika yang akurat dalam merepresentasikan reaksi dekomposisi katalitik metana diperlukan dalam pemodelan kinetika, desain reaktor, dan scale-up reaktor, maka dilakukan penelitian kinetika reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan reaktor katalis Ni/Cu/Al2O3 terstruktur model parallel flat plate. Penelitian diawali dengan memformulasikan beberapa model persamaan kinetika dengan pendekatan analisis kinetika mikro (adsorpsi isotermis). Masing-masing model persamaan kinetika kemudian diuji dengan data kinetika yang diperoleh secara eksperimental. Data kinetika eksperimental diambil dengan variasi temperature dari 650 _C sampai 750 _C pada tekanan amosferik. Hasil pengujian model persamaan kinetika dengan data kinetika menunjukkan bahwa model kinetika yang memiliki keakuratan tertinggi dalam merepresentasikan kondisi reaksi dekomposisi katalitik metana adalah model persamaan kinetika dengan adsorpsi sebagai tahap pembatas laju reaksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan katalis Ni/Cu/Al2O3, energi aktivasi yang diperoleh adalah sebesar 15 kJ/mol dan faktor frekuensi sebesar 115 x 106. Hasil penelitian juga menunjukkan terjadinya deaktivasi katalis akibat deposit karbon pada permukaan katalis sehingga ditentukan pula model persamaan kinetika yang melibatkan deaktivasi katalis dengan persamaan laju deaktivasi orde nol.

---

Methane Catalytic Decomposition is one of the alternatives to produce qualified and expensive hydrogen and nanocarbon simultaneously. An accurate kinetic equation in representing methane catalytic decomposition reaction is needed in kinetic modelling, reactor design, and reactor scale up. Thus, A research on methane catalytic decomposition reaction using structured Ni/Cu/Al2O3 catalytic reactor with parallel flat plate model is conducted.

The research was initiated by formulating several kinetics equation model using micro kinetic analysis approach (isotermic adsorption). Each model then tested using kinetic data acquired from the experiment. The kinetic experimental data was varied in temperature range from 650 _C to 750 _C on atmospheric pressure.

The result shows that kinetic model which has the highest accuracy in representing methane catalytic decomposition reaction condition is the kinetic equation model with adsorption as the rate limiting step.

The results also shows that methane catalytic decomposition reaction using Ni/Cu/Al2O3 catalyst, the energy activation acquired is 15 kJ/mol and 115 x 106 frequency factor.

The result also shows catalyst deactivation due to carbon deposit on the catalyst surface, therefore, catalyst deactivation is involved in kinetic equation model with zero order decay rate law."

"Optimasi desain reaktor merupakan salah satu tahap penting dalam usaha peningkatan produksi karbon nanotube dan hidrogen melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Untuk mendukung hal ini, maka diperlukan suatu persamaan kinetika matematis yang akurat dan berlaku untuk kondisi operasi yang lebar. Pada penelitian, dilakukan studi kinetika reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan katalis Ni-Cu-Al dengan target komposisi 2:1:1 yang dipreparasi dengan metode kopresipitasi menggunakan presipitan larutan sodium karbonat.Penelitian diawali dengan memformulasikan beberapa model persamaan kinetika dengan pendekatan analisis kinetika mikro (adsorpsi isotermis). Masing-masing model persamaan kinetika kemudian diuji dengan data kinetika yang diperoleh secara eksperimental. Data kinetika eksperimental diambil dengan variasi temperatur dari 650 °C sampai 750 °C pada tekanan amosferik kemudian data tersebut lalu diuji dengan model kinetika mikro yang diturunkan dari mekanisme reaksi permukaan katalis dan didapat model kinetika yang paling representatif dengan eksperimen adalah model kinetika reaksi adsorpsi metana sebagai tahap pembatas laju reaksi dengan energi aktivasi yang dibutuhkan 40.6 kJ/mol dan faktor pra-eksponensial sebesar 0.02.

---

Optimization of reactor design is one important step in efforts to increase production of carbon nanotubes and hydrogen via methane catalytic decomposition reaction. To support this, it needs an accurate mathematical kinetic equation and is valid for a wide operating conditions. In the study, carried out the reaction kinetics study of catalytic decomposition of methane using the catalyst Ni-Cu-Al with a target composition of 2:1:1 which was prepared with coprecipitation method using sodium carbonate as a precipitating solution.

The research began by formulating a model kinetic equation with kinetic microanalysis approach (adsorption isotherm). Each kinetic equation model was then tested with kinetic data obtained experimentally. Experimental kinetic data were taken with temperature variation from 650 °C to 750 °C at atmospheric pressure Then data can then be tested with a micro kinetic model derived from the surface of the catalyst and the reaction mechanism obtained the most representative model of the kinetics experiment is a model adsorption of methane as a limiting step reaction rate with activation energy 40.6 kJ / mol and pre-exponential factor of 0.02."

"ABSTRAKNano Teknologi semakin berkembang sekarang ini. Reaksi dekomposisi katalitik metana merupakan salah satu cara untuk memproduksi nano karbon. Kendala dari proses produksi nano karbon dengan menggunakan reaksi dekomposisi katalitik metana berada pada parameter kinetika yang belum diketahui terutama jika memperhitungkan deaktivasi katalis. Penelitian ini dilakukan untuk mengembangkan model serta menentukan parameter kinetik dari reaksi-reaksi elementer dekomposisi katalitik metana dengan mengikutsertakan reaksi deaktivasi katalis yang akan diselesaikan dengan menggunakan regresi non linear, metode Marquadt. Model menghasilkan nilai pra eksponensial yang berkisar antara 0.00042 hingga 34.3, dengan kisaran nilai energy aktivasi antara 50,274 kJ/mol hingga 104,673kJ/mol

---

ABSTRACTNano technology is advancing right now. Catalytic Decomposition of Methane is one of many ways to produce Nano Carbon. The problem with this method is the kinetic parameter especially if we include the deactivation of the catalyst used. This research is done to develop a model to determine the parameter kinetic of catalytic decomposition of methane that includes the deactivation of catalyst and will be solved by using a non linear regression, the Marquadt method. This research gives the pre exponensial number ranging from 0.00042 to 34.3, with activation energy ranging from 50,274 kJ/mol to 104,673kJ/mol"

"Dekomposisi katalitik metana merupakan salah satu metode yang paling sering digunakan dalam memproduksi carbon nanotube (CNT). Penggunaan reaktor unggun tetap untuk reaksi dekomposisi katalitik metana cukup banyak diminati karena desainnya yang sederhana dan ekonomis. Agar kinerja reaktor yang optimal dapat diperoleh, perlu dilakukan serangkaian uji coba terhadap pengaruh dari berbagai kondisi operasi melalui pemodelan dan simulasi.Pada penelitian ini, dibentuk suatu pemodelan dan simulasi reaktor unggun tetap untuk reaksi dekomposisi katalitik dengan memvariasikan berbagai parameter operasi yang dapat mempengaruhi kinerja reaktor. Konversi metana dan yield hidrogen yang dapat dicapai pada saat reaksi 60 menit adalah sebesar 34.4% dan 42.7%. Kenaikan pada tekanan, laju alir, komposisi umpan dan radius partikel akan memperkecil konversi dan yield, sementara kenaikan pada temperatur umpan berlaku sebaliknya. Kondisi operasi yang memberikan konversi dan yield terbesar, yaitu 43.3% dan 51.5%, adalah pada saat temperatur umpan sebesar 1023 K dengan radius partikel sebesar 0.10 mm.

---

Catalytic decomposition of methane (CDM) is one of the most popular method used in producing carbon nanotube (CNT). The use of fixed bed reactor in catalytic reaction is common for its simple design and low prices. In order to get an optimal condition to the reactor, observing which parameters gives influence most to the reactor is needed to be done by modelling and simulation.

This thesis is proposed a modelling and simulation of fixed bed reactor for catalytic decomposition of methane by varying the values of operating parameters which influence the reactor performance. The methane conversion dan hydrogen yield obtained at 60 minutes reaction are 34.4% dan 42.7%. The increasing feed pressure, velocity, particle radius and composition decrease conversion and yield significantly, while the decreasing feed temperature results in opposite. An optimal condition obtained when using feed temperatur at 1023 K and radius particle at 0.10 mm, which gives highest conversion and yield, 43.3% and 51.5% in result."

"ABSTRAKProduksi nanotube karbon jenis Single Walled Nanotube Carbon (SWNT) danFew Walled Nanotube Carbon (FWNT) masih sulit untuk dilakukan. Salah satupenyebab utama adalah pemilihan katalis yang kurang tepat. Penelitian inimenggunakan katalis Fe/Mo/MgO untuk menghasilkan SWNT atau FWNT(diameter luar nanotube karbon kurang dari 10 nm). Katalis Fe/Mo/MgOdipreparasi dengan metode sol gel/spray coating. Nanokarbon akan dihasilkanmelalui reaksi dekomposisi katalitik metana pada suhu 850oC dengan katalisFe/Mo/MgO. Hasil penelitian menunjukkan konversi metana tertinggi mencapai97,64% dan yield karbon sebesar 1,48 gc/gkat. Nanokarbon kemudiandikarakterisasi dengan Transmission Electron Microscope (TEM). Nanokarbonyang dihasilkan pada penelitian ini terdiri atas nanotube karbon jenis FWNT(range diameter luar 4,5 nm ? 10 nm). Selain itu, MWNT (Multi Walled NanotubeCarbon, range diameter luar 10 nm ? 89,5 nm), carbon nanofiber, coil nanotube,dan bamboo-shaped carbon juga telah dihasilkan. Jenis nanokarbon yangdihasilkan bukan hanya jenis nanotube karbon disebabkan oleh waktu reaksi yangterlalu panjang serta diameter partikel katalis 20 nm hingga 100 nm yangterdeteksi dari hasil X-Ray Diffraction (XRD) dan Field Emmision ScanningElectron Microscope (FE SEM). Untuk memperbaiki hasil ini, running padapenelitian ini dilakukan sekali lagi dengan waktu reaksi 30 menit dengan waktureduksi 30 menit di suhu 850oC dan suhu kalsinasi 550oC di udara. Hasilnanokarbon yang diperoleh memiliki range diameter luar yang lebih kecil danberkisar antara 8,5 nm hingga 66,85 nm yang terukur pada FE SEM. Namun, jenisnanokarbon belum diketahui berupa FWNT atau MWNT atau nanokarbonlainnya.

---

AbstractProduction of Single Walled Nanotubes Carbon (SWNT) dan Few WalledNanotubes Carbon (FWNT) is really hard to do recently. It occured due toinappropriate catalyst selection. Fe/Mo/MgO catalyst, used in literature, was usedto make nanotubes carbon. Fe/Mo/MgO catalyst was prepared by sol gel/spraycoating method and it would be reacted with methane in 850oC (methanedecomposition catalytic reaction). The research result shows that the highestmethane conversion reached 97,64% and carbon yield is 1,48 gc/gkat.Transmission Electron Microscope (TEM) indicated that the synthesized productwas FWNT (carbon nanotubes with outer diameter between 4,5 nm ? 10 nm),MWNT (Multi Walled Nanotubes Carbon, outer diameter between 10 nm ? 89,5nm), coil nanotube, carbon nanofiber, dan bamboo-shaped carbon. It is happeneddue to longer time reaction and catalyst diameters have range between 20 nm ?100 nm which detected by XRD and SEM characterization. Then, methanedecomposition catalytic reaction to get nanotube carbon was done once again inshorter times (30 minutes), longer time of reduction (40 minutes), and lowercalcination temperature (550oC) in air. FE SEM indicated that range of outerdiameter nanocarbon between 8,5 nm ? 66,85 nm but its types can not bedetermined by FE SEM."