Sintesa Komposit Graphene/Fe3O4 Dengan Metode Elektroforesis Sebagai Katoda Zinc-Air Battery

Zinc air-battery saat ini sedang mendapatkan perhatian lebih karena memiliki banyak keunggulan, diantaranya memiliki densitas energi yang besar, keberadaannya yang melimpah, harganya yang relatif murah, dan ramah lingkungan. Salah satu bagian terpenting dari Zinc-air battery adalah katoda, tempat terjadinya reaksi reduksi oksigen. Katoda yang digunakan haruslah memenuhi persyaratan yaitu memiliki luas permukaan yang besar dan sifat katalitik yang baik. Untuk memenuhi persyaratan itu, telah dikembangkan penelitian mengenai penggunaan logam non mulia dan paduannya dengan bahan karbon. Pada penelitian ini, akan dilakukan sintesa graphene sebagai sumber karbon dari arang tempurung kelapa dengan modifikasi metode hummer dan proses reduksi dengan asam sitrat. Untuk sumber logam non mulia, digunakan Fe3O4 yang disintesa dari besi bekas dengan metode elektrokimia. Graphene dan Fe3O4 akan disentesa secara terpisah kemudian dikompositkan dengan motode elektroforesis deposisi menggunakan pulse direct current (PDC) pada substrat nickel foam dengan variasi waktu 10, 15, 20, 25 dan 30 menit yang dilakukan pada suhu ruangan dan menggunakan sonikasi. Hasil penelitian menunjukkan penggunaan PDC mampu mendeposisikan komposit graphene/Fe3O4 pada permukaan substrat. Hasil pengujian performa elektrokatalis untuk kurva cyclic voltammetry pada suhu ruangan, menunjukkan masih terbentuk puncak anodik untuk semua variasi waktu deposisi. Sedangkan dengan penggunaan sonikasi, puncak anodik dapat dikurangi dan puncak katodik lebih nampak. Puncak katodik yang muncul untuk setiap variasi suhu masing-masing 1,27; 1,28; 1,24; 1,32 dan 1,26 (E/VRHE) dengan mass activity sebesar 0,9686 mA/mg pada komposit graphene-like/Fe3O4 10 menit. Pada kurva linear polarization, komposit graphene-like/Fe3O4 yang diperoleh menggunakan sonikasi menunjukkan performa elektrokatalis yang baik untuk reaksi reduksi oksigen (ORR) dan reaksi evolusi oksigen (OER) sehingga dapat memenuhi persyaratan sebagai elektroda pada zinc-air battery. ================================================================================================ Zinc air-battery is getting attention because it has many advantages, including having a large energy density, abundant presence, relatively cheap price, and environmentally friendly. One of the most important parts of a zinc-air battery is the cathode, where oxygen reduction occurs. The cathode used must satisfy the requirements of having a large surface area and good catalytic properties. To satisfy these requirements, research has been developed on the use of base metals and their alloys with carbon materials. In this research, graphene synthesis will be carried out as a source of carbon from coconut shell charcoal by modifying the hummer method and the reduction process with citric acid. For non-precious metal sources, Fe3O4 is synthesized from scrap metal using electrochemical methods. Graphene and Fe3O4 will be centrifuged separately and then compiled by electrophoretic deposition method using pulse direct current (PDC) on a nickel foam substrate with time variations of 10, 15, 20, 25 and 30 minutes performed at room temperature and using sonication. The results showed that the use of PDC was able to deposit graphene/Fe3O4 composites on the surface of the substrate. The results of electrocatalyst performance testing for cyclic voltammetry curves at room temperature, showed that anodic peaks still formed for all variations of deposition time. Whereas with the use of sonication, the anodic peak can be reduced and the cathodic peak more visible. Cathodic peaks that appear for each temperature variation respectively 1.27; 1.28; 1.24; 1.32 and 1.26 (E/VRHE) with a mass activity of 0.9686 mA/mg in 10 minutes of graphene-like/Fe3O4 composites. In linear polarization curves, graphene-like/Fe3O4 composites obtained using sonication show good electrocatalyst performance for oxygen reduction (ORR) and oxygen evolution (OER) reactions so that they can satisfy the requirements as electrodes in zinc-air battery