Desain Paduan AB untuk Penyimpanan Hidrogen Menggunakan ...

PROPOSAL PENELITIAN HIGH IMPACT

DANA ITS TAHUN 2020

Desain Paduan AB2 untuk Penyimpanan Hidrogen Menggunakan Pendekatan Machine Learning

Tim Peneliti: Suwarno, ST., M.Sc., PhD./0020058004/Teknik Mesin/FTIRS Ir. Witantyo, M.Eng.Sc./ 0014036307/Teknik Mesin/FTIRS

Dr. Lukman Noerochim/ 0013037701 /Teknik Materials/FTIRS

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2020

DAFTAR ISI

1 Rangkuman .............................................................................................................................. 3

2 Pendahuluan............................................................................................................................. 4

2.1 Latar Belakang ................................................................................................................. 4

2.2 Rumusan Masalah ............................................................................................................ 4

2.3 Tujuan ............................................................................................................................... 4

2.4 Kerjasama Internasional ................................................................................................... 4

3 Studi Pustaka ........................................................................................................................... 5

4 Metode, Peralatan dan Bahan ................................................................................................ 11

4.1 Sintesis bahan dan paduan .............................................................................................. 11

4.2 Sintesa Hidrida ............................................................................................................... 12

4.3 Penelitian hidrogenasi .................................................................................................... 12

5 Rancangan Penelitian ............................................................................................................ 13

5.1 Tim Peneliti .................................................................................................................... 13

5.2 Jadwal Rencana Penelitian ............................................................................................. 14

5.3 Anggaran dana................................................................................................................ 14

6 Daftar Pustaka........................................................................................................................ 15

7 Lampiran ................................................................................................................................ 16

Rangkuman Gambar

1 Rangkuman

Hidrogen memiliki kerapatan energi yang tinggi dan memiliki potensi digunakan sebagai element penyimpanan energi dalam kendaraan bebas emisi maupun untuk penyimpanan energi . Namun, ditemukan banyak tantangan pada proses pengemasan hidrogen karena titik didih hidrogen yang rendah, yaitu -254°C. Beberapa metode yang digunakan untuk menyimpan hidrogen adalah pencairan, penyimpanan dalam tangki bertekanan tinggi, atau diikat dalam hidrida logam (metal hydride). Metode penyimpanan hidrogen dengan hidrida logam memiliki keunggulan dibandingkan metode lain karena hidrogen dapat disimpan pada tekanan rendah dengan kerapatan berat maupun volumetrik hidrogen yang tinggi.

Sampai saat ini, telah banyak logam paduan yang dipelajari sebagai media penyimpan hidrogen, dan beberapa di antaranya telah berhasil dikomersialkan. Salah satu contoh material penyimpanan hidrogen yang baik adalah paduan tipe AB2, dengan kapasitas hidrogen yang mampu disimpan sekitar 2-4 wt. % H dan kurang lebih 120 kg/m3. Tipe paduan ini juga memiliki laju penyerapan hidrogen yang cepat yang memungkinkan sintesis hidrida jenuh dalam waktu kurang dari 60 detik.

Penelitian ini berfokus pada penggunaan pendekatan ilmu pengolahan data, yaitu machine learning, untuk memprediksi daya simpan hidrogen paduan AB2. Tujuan dari penelitian ini adalah menemukan komposisi paduan yang dapat digunakan pada suhu kamar dengan kapasitas penyimpanan yang tinggi.

Proyek ini akan menjadi bagian konsorsium Eropa (http://hydride4mobility.fesb.unist.hr) yang sudah berjalan, di mana Departemen Teknik Mesin ITS Surabaya (Indonesia) adalah mitra dan Departemen Sistem Energi, IFE (Norwegia) berperan sebagi koordinator. Kerja sama ini memungkinkan pertukaran pengetahuan dan sumber daya sehingga penelitian dapat dilakukan dengan lebih efektif. Hasil dari penelitian ini akan diterbitkan dalam jurnal dengan reputasi baik yaitu The International Journal of Hydrogen Energy (IJHE).

Keywords: paduan AB2, penyimpanan hidrogen, machine learning, supervised learning, pengolahan data

2 Pendahuluan 2.1 Latar Belakang

Hidrida logam dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis, hidrida biner, hidrida paduan/ intermetalik, dan hidrida kompleks. Dua unsur dapat berikatan membentuk senyawa atau paduan dengan struktur kristal yang tidak teratur maupun teratur. Jenis pertama disebut juga paduan solid solution. Paduan pada jenis ini bereaksi membentuk hidrida logam. Hidrida logam yang berasal dari jenis paduan ini disebut "hidrida berbasis BCC". Contoh dari golongan hidrida ini adalah hidrida yang berasal dari paduan titanium dan vanadium. Jenis lain dari paduan yang tersusun dari paduan intermetalik dengan ciri – ciri struktur kristal yang teratur. Hidrida logam yang berasal dari paduan intermetalik termasuk pada jenis hidrida intermetalik, misalnya paduan AB2. Terdapat penelitian terbaru yang menunjukkan bahwa paduan AB2 digunakan sebagai baterai maupun penyimpan hidrogen [1-3].

2.2 Rumusan Masalah

Hal penting dari hidrida logam yang harus diperhatikan adalah sifat termodinamika dari hidrida yang terkait dengan suhu kesetimbangan untuk desorpsi hidrogen, laju reaksi yang menentukan waktu yang dibutuhkan untuk pengisian dan laju pelepasan hidrogen dari hidrida logam, stabilitas siklus, dan biaya produksi. Paduan dari AB2 mempunyai kepadatan hidrogen yang tinggi, laju reaksi yang cepat, dan sifat–sifat termodinamika pada paduan ini dapat diatur dengan penambahan elemen lain. Pada paduan AB2, sifat – sifat tersebut sangat bergantung pada komposisi kimianya. Komposisi kimia yang baik untuk memperoleh sifat – sifat yang baik hanya dapat dicapai melalui banyak percobaan. Metode baru yang digunakan untuk mengurangi jumlah eksperimen secara signifikan adalah prediksi hasil eksperimen dengan machine learning. Metode ini sudah diterapkan [4,5]. Namun demikian, penulis pada penelitian tersebut masih menggunakan database lama. Dalam penelitian ini, database dikumpulkan dari makalah – makalah baru yang diterbitkan untuk kemudian digunakan dalam machine learning untuk prediksi sifat dan komposisi paduan AB2.

2.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagi berikut: Mempelajari pengaruh komposisi kimia dari paduan AB2 terhadap kemampuan sorption

hidrogen. Memprediksi sifat termodinamika paduan AB2 dengan pendekatan machine learning.

.

2.4 Kerjasama Internasional

Departemen Teknik Mesin ITS terlibat dalam European Marie Currie Project HORIZON 2020, Hydride4Mobility, di dalam pengembangan kendaraan berbahan bakar fuel-cell. Konsorsium ini terbentuk dari 6 negara yang aggotanya berasal dari akademisi dan perusahaan (Gambar 1). Proyek ini berfokus pada pengembangan konsep kendaraan berbahan bakar fuel-cell layak pakai untuk menunjukkan bahwa hidrogen dapat digunakan sebagai penyimpan energi yang baik dan praktis. Penelitian ini sangat strategis bagi ITS untuk berkembang lebih jauh dalam teknologi hidrida logam dengan memanfaatkan jaringan pendidikan internasional di bidang ini.

Gambar 1. Konsorsium Eropa dimana ITS merupakan anggota konsorsium untuk pengembangan

kendaraan fuel cell dan pendukungnya.

3 Studi Pustaka Pada tahun 1779, Antoine Lavoisier untuk pertama kalinya menggunakan nama "Hidrogen" untuk gas yang sebelumnya dikenal sebagai "gas yang mudah terbakar". Pada saat itu, gas ini merupakan hasil reaksi antara asam dengan beberapa logam, misalnya asam sulfat dengan besi. Hidrogen memiliki kepadatan energi yang tinggi (140 MJ/kg). Nilai ini jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan kepadatan energi bensin. Namun, hidrogen adalah gas paling ringan yang diketahui saat ini dengan berat jenis sebesar 0.0696 kali berat jenis udara. Pada kondisi normal, 1 atm dan 25°C, 1 kg hidrogen mengisi ruang sebesar 11.94 m3 dengan berat jenis volumetrik sebesar 0.084 kg / m3. Hal ini membuat penyimpanan hidrogen menjadi sangat sulit. Untungnya, hidrogen bereaksi dengan banyak jenis logam dan membentuk hidrida logam dengan berat jenis yang besar hingga 150 kg H / m3. Dapat dilihat pada Gambar 2 bahwa jika dibandingkan dengan metode lain, untuk menyimpan 4 kg hidrogen hidrida logam memiliki volume terkecil sehingga cocok digunakan untuk aplikasi barang bergerak. Hidrida logam dapat didefinisikan sebagai senyawa yang terbentuk dari unsur logam yang berikatan dengan hidrogen. Karena reaksi formasi dan disosiasi yang dapat balik, hidrida logam dapat digunakan untuk berbagai aplikasi penyimpanan energi. Sebagian besar penelitian berfokus pada penggunaan padatan untuk penyimpanan Hidrogen ( hidrida logam untuk otomotif berbahan bakar hidrogen) [6] dan sebagai bahan elektroda dalam baterai nikel – hidrida logam (NiMH) [7].

Gambar 2. Ilustrasi penyimpanan hydrogen dalam beberapa teknik yang menunjukkan bahwa kepadatan energi tinggi dapat dicapai jika hidrogen disimpan dalam kondisi padat dalam metal

hydrides.

Hidrida logam dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kelas, yang masing-masing memiliki atribut berbeda seperti ditunjukkan pada ilustrasi Gambar 3. Kelas hidrida logam yang pertama adalah hidrida biner di mana logam menyerap hidrogen masuk ke struktur kristal untuk membentuk sistem hidrida logam. Contoh kelas ini adalah MgH2 dan CaH2. Hidrida biner adalah hidrida yang berasal dari unsur – unsur individu yang membentuk senyawa logam – hidrogen. Hidrida logam golongan I dan II ikatan logam – hidrogen jenis ionik. Pengecualian terjadi pada MgH2 yang merupakan transisi antara ionik dan hidrida logam. Hidrida biner yang terbentuk dari logam transisi memiliki penampilan dan sifat layaknya logam. Senyawa atau paduan terbentuk dari dua elemen dengan struktur kristal tidak teratur atau teratur. Jenis pertama disebut paduan solid solution. Paduan ini bereaksi membentuk hidrida logam. Hidrida logam yang berasal dari jenis paduan ini disebut "hidrida berbasis BCC". Contoh dari kelas hidrida ini adalah hidrida yang berasal dari paduan titanium dan vanadium. Jenis lain dari paduan merupakan paduan intermetalik yang memiliki karakteristik berupa struktur kristal teratur, biasanya jenis fase C14 dan C15. Hidrida logam yang berasal dari paduan intermetalik masuk ke dalam kategori hidrida intermetalik. Kategori terakhir dari hidrida logam adalah hidrida kompleks. Hidrida kompleks adalah senyawa hidrida logam, terutama golongan I dan II, dengan kompleks hidrida boron, misalnya -

4BH dan -4AlH .

Gambar 3. Tipe metal hydride. Hidrida logam dapat dibagi menjadi empat kelas antara lain binary hydrides, “BCC-type hydrides”, intermetallic hydride (IMC) dan complex hydride.

Densitas gravimetri dari hidrogen, yang didefinisikan sebagai massa hidrogen dibanding dengan massa total hidrida, sangat penting untuk aplikasi otomotif guna menentukan efisiensi keseluruhan dan jarak tempuh kendaraan. Densitas volumetrik dari hidrogen menunjukkan nilai kandungan hidrogen dalam volume tertentu dari hidrida logam. Efisiensi volumetrik dari sistem penyimpanan hidrogen menunjukkan keringkasan sistem tersebut dan merupakan hal yang juga penting. Seperti dapat diamati pada Gambar 4 bahwa logam ringan seperti vanadium, titanium, atau magnesium memiliki potensi digunakan sebagai material untuk sistem penyimpan hidrogen karena memiliki nilai densitas gravimetrik dan densitas volumetrik yang tinggi.

Gambar 4. Kapasitas hidrogen dapat dikuantifikasi dengan, gravimetric hydrogen density (wt.%) dan volumetric hydrogen density (vol. %.) untuk beberapa hidrida logam.

Contoh hidrida logam ringan adalah hidrida logam berbasis titanium yang termasuk dalam kelas hidrida logam penting karena sifatnya yang unik, kelimpahannya, dan biayanya yang relatif rendah. Densitas volumetrik hidrogen TiH2 adalah 150 kg / m3 yang lebih dari dua kali lebih tinggi jika dibandingkan dengan hidrogen cair. Entalpi pembentukan TiH2 adalah -123,4 kJ / mol H2 pada 298 K yang berarti bahwa kalor yang besar dilepaskan selama proses hidrogenasi. Hal ini membuat Ti dan kandidat hidrida paduannya sebagai sistem penyimpanan energi. Stabilitas tinggi yang diilustrasikan oleh suhu disosiasi TiH2 sekitar 700 ° C pada 1 bar H2 membuat paduan ini berpotensi menjadi paduan penyimpanan hidrogen yang bekerja pada suhu tinggi, sedangkan interaksi antara hidrogen dengan vanadium agak rumit. Pembentukan berbagai vanadium hidrida stabil terjadi pada suhu di bawah sekitar 200 ° C.

Paduan Ti-V mampu menyerap sekitar 4 wt.% hidrogen dan sifat kinetika dan stabilitas termal dapat diatur dengan pemaduan [8] dan mengendalikan struktur mikronya [9]. Meskipun struktur kristal yang terbentuk adalah BCC, penambahan unsur lain dapat menghasilkan terbentuknya fase sekunder dengan struktur tipe C14.

Di antara semua hidrida intermetalik, paduan tipe AB2 menunjukkan kapasitas hidrogen yang tinggi dibandingkan dengan intermetalik tipe AB5 dan juga memiliki aktivasi yang mudah [10]. Terdapat 3 fase yang terbentuk dalam sistem A – B, yaitu dua jenis Laves intermetalik dengan C14 heksagonal (tipe MgZn2) dan struktur C15 (tipe Cu2Mg) kubik. Kapasitas penyimpanan hidrogen,

sifat termodinamika, dan kinetika dari hidrida yang terbentuk dipengaruhi oleh fraksi dari setiap fase. Senyawa tipe C14 dan C15 biasanya memiliki kapasitas lebih rendah daripada paduan BCC. Namun, struktur C14 atau C15 memiliki keuntungan dalam mempertahankan stabilitas siklus dan juga memiliki kebutuhan aktivasi yang lebih baik. Penelitian baru – baru ini dilakukan untuk penggunaan elemen dengan tingkat kemurnian lebih rendah dalam pembuatan paduan untuk mengurangi biaya keseluruhan. Salah satu hal yang mungkin dilakukan adalah penggunaan senyawa dan bukan unsur murni, misalnya penggunaaan FeV sebagai ganti V murni dan Fe murni [11,12]..

Di ITS sendiri terdapat beberapa kelompok yang aktif melakukan penelitian tentang logam hidrida untuk aplikasi penyimpanan hidrogen. Gambar 5 menunjukkan rute dan rancangan penelitian di ITS terkait hidrida logam.

Gambar 5. Road map penelitian metal hydride di ITS

Gambar 6. Langkah langkah dalam proses prediksi dengan menggunakan machine learning [13].

Machine learning sekarang sudah cukup sering digunakan dalam studi ilmu material [13-16]. Langkah umum penelitian dengan machine learning dapat dilihat pada Gambar 6. Langkah

pertama dan merupakan langkah yang penting pada metode adalah pengumpulan dan pengolahan data sehingga dapat digunakan untuk memprediksi output secara akurat. Pemilihan algoritma dari machine learning tergantung pada tujuan dari penelitian. Baru-baru ini beberapa penelitian [4,5] menggunakan pendekatan machine learning untuk memprediksi sifat terbaik dari hidrida logam, namun database yang digunakan sudah cukup tua dan karena itu database yang baru diperlukan agar hasil lebih akurat.

4 Metode, Peralatan dan Bahan

Langkah – langkah yang dilakukan pada penelitian ini ditunjukkan pada diagram alir seperti pada Gambar 7. Langkah pertama yang dilakukan adalah mengumpulkan data dari paduan, hidrida AB2 dari publikasi terbaru. Kemudian dilakukan proses prediksi dengan menggunakan machine learnig, dilanjutkan dengan sintesa paduan. Karakterisasi paduan dan hidrida dilakukan menggunakan mikroskop elektron, XRD, dan ICP. Studi penyimpanan hidrogen dijelaskan dalam subbagian berikut.

Gambar 7. Diagram alir proses penelitian yang diajukan.

4.1 Sintesis bahan dan paduan

Bahan-bahan yang digunakan dan tingkat kemurniannya dicantumkan dalam Tabel 1. Paduan dari AB2, seperti Ti-Zr-V-FeNi / FeV-Mn dibuat menggunakan menggunakan Edmund Bühler arc melter. Titanium dilelehkan dahulu sebelum digunakan untuk sintesis paduan. Logam – logam

yang digunakan dilebur bersama – sama pada bantalan tembaga yang didinginkan dengan air menggunakan busur listrik yang dihasilkan oleh elektroda tungsten. Pencairan selalu dilakukan di lingkungan yang terlindungi argon setelah beberapa kali pembilasan sistem dengan argon terlebih dahulu. Peleburan dan peleburan ulang dilakukan setidaknya tiga kali untuk memastikan homogenitas unsur pada paduan.

Table 1. List bahan bahan untuk sintesa paduan

Materials Form Purity Suplier Titanium Sponge

Foils (2mm thick) 99,7% 99,7 %

Alfa Aesar Sigma Aldrich

Zirconium Sponge 99.7% Sigma Aldrich Vanadium Turning 99,7% Alfa Aesar Nickel Chips 99,7% Alfa Aesar Manganese Chips 99.3% Alfa Aesar Ferrovanadium Sponge 97% South Africa Ferronickel Sponge 97% PT. Antam Tbk

………………………………………………………………………………………

4.2 Sintesa Hidrida Proses hidrogenasi dilakukan dalam set – up TDS seperti yang akan dijelaskan pada bab berikutnya. Paduan dipotong kecil-kecil, dengan dimensi sekitar 2-3 mm. Beberapa potongan sebagai sampel paduan hasil cor ditempatkan di autoclave (sel sampel) yang terhubung dengan pompa vakum. Ketika tekanan di dalam autoclave mencapai sekitar 5 – 10 bar, autoclave dipanaskan dengan tungku. Sampel dipanaskan hingga suhu 600 º C dengan laju pemanasan 20 K / menit kemudian temperatur ditahan pada suhu 600 º C selama 30 menit. Tungku dimatikan dan dibiarkan sehingga temperatur autoclave didinginkan oleh udara di sekitar. Gas hidrogen dengan tekanan sebesar 20-24 bar dimasukkan ke dalam autoclave untuk hidrogenasi ketika suhu mencapai 500 ° C. Autoclave kemudian dibiarkan dingin hingga suhu ruangan. Selama proses perlakuan ini, sebagian besar sampel Ti-V menyerap sekitar 3 wt. % hidrogen. Untuk mendapatkan sampel yang sepenuhnya terhidrogenasi, sampel hidrida dipanaskan ulang dalam kondisi vakum hingga 800 ° C, dan kemudian prosedur hidrogenasi yang disebutkan di atas diulang.

4.3 Penelitian hidrogenasi Eksperimen hidrogenasi dan dehidrogenasi dilakukan dengan menggunakan metode volumetrik seperti diilustrasikan dalam Gambar 8. Dalam setiap percobaan, sekitar 0.5 – 1 gram sampel digunakan. Sampel dimasukkan ke dalam sel sampel yang terbuat dari stainless steel dan terhubung dengan susunan tubing yang ditunjukkan pada gambar. Eksperimen TDS dimulai dengan perlakuan vakum untuk sampel pada 1x10-5 bar. Laju pemanasan linier sebesar 2, 5 atau 10 K / menit digunakan. TDS dilakukan hingga suhu 750 – 850 ºC tergantung pada jenis hidrida yang dibuat. Sebuah sensor tekanan digunakan untuk mencatat perubahan tekanan yang disebabkan oleh aliran hidrogen selama proses pemanasan. Kalibrasi pompa vakum memungkinkan penentuan laju aliran hidrogen selama pemanasan. Plot evolusi hidrogen akibat suhu (atau waktu) dapat diambil, menghasilkan spektra desorpsi hidrogen secara eksperimental. Pressure Composition Isotherm (PCI) digunakan untuk mengetahui tekanan kesetimbangan dan entalpi pembentukan, percobaan dilakukan dengan menambahkan tekanan langkah demi langkah baik selama absorbsi maupun reduksi dengan set up yang sama.

Gambar 8. Ilustrasi metode pengujian hydrogen dengan metode Sievert type equipment.

5 Rancangan Penelitian 5.1 Tim Peneliti No. Name/NIP Field Job desk 1. Suwarno, S.T., M.Sc.,

Ph.D. Mechanical Engineering (Nanoparticles, Hydrogen storage alloy)

Ketua peneliti, merancang percobaan, pembimbing mahasiwa, melakukan pegujian di lab, menganalisis hasil, pembuatan laporan akhir, dan menulis publikasi.

2 Ir. Witantyo, M.Eng. Sc. Mechanical Engineering (Sistem Otomotif, Baterai)

Anggota peneliti, membahas hasil-hasil percobaan, terlibat dalam penyusunan publikasi.

3 Dr. Lukman Noerochim Material Science (Energy storage, Baterai)

Anggota Peneliti, Pengarah penelitian untuk material karbon, membahas hasil-hasil percobaan, terlibat dalam penyusunan publikasi.

4 Abdillah Suyuti, P.hD Data Scientist Melakukan analysis dengan machine learning

5 Gazy Dicky Student Mengkoordinasikan pengumpulan data dan membantu melakukan percobaan di lab

5.2 Jadwal Rencana Penelitian

No Activities Month

4 5 6 7 8 9 10 11 121 Persiapan awal 2 Pengumpulan data 3 Pengolahan data 4 Simulasi Machine Learning 5 Pembuatan paduan 6 Karakterisasi paduan dan hidrida 7 Eksperimen absorbsi dan desorpsi hidrogen 8 Penulisan laporan

9 Submit paper ke IJHE https://www.sciencedirect.com/journal/international-journal-of-hydrogen-energy

10 Revisi laporan

5.3 Anggaran dana

Komponen volume satuan harga satuan total

1 Honor

1.1 Pembantu Peneliti 20 ob 500,000 10,000,000

1.2 Administrasi 10 ob 450,000 4,500,000

2 Belanja Bahan

2.1 Titanium sponge 200 g 20,000 4,000,000

2.2 Vanadium turning 100 g 50,000 5,000,000

2.3 Manganes chips 300 g 20,000 6,000,000

2.4 Nickel 100 g 50,000 5,000,000

2.5 Hydrogen gas 1 botol 5,000,000 5,000,000

3 Belanja Non‐Bahan

3.1 SEM 20 sample 500,000 10,000,000

3.2 XRD 20 sample 650,000 13,000,000

4 Belanja Perjalanan

4.1 Pengujian 2 visit 3,000,000 6,000,000

4.2 Seminar 1 seminar 650,000 650,000

TOTAL 69,150,000

6 Daftar Pustaka [1] Wan C, Denys RV, Lelis M, Milčius D, Yartys VA. Electrochemical studies and phase-

structural characterization of a high-capacity La-doped AB2 Laves type alloy and its hydride. J Power Sources 2019;418:193–201. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.02.044.

[2] Wijayanti ID, Denys R, Suwarno, Volodin AA, Lototskyy MV, Guzik MN, et al. Hydrides of Laves type Ti–Zr alloys with enhanced H storage capacity as advanced metal hydride battery anodes. J Alloys Compd 2020;828:154354. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154354.

[3] Volodin AA, Denys RV, Wan C, Wijayanti ID, Suwarno, Tarasov BP, et al. Study of hydrogen storage and electrochemical properties of AB2-type Ti0.15Zr0.85La0.03Ni1.2Mn0.7V0.12Fe0.12 alloy. J Alloys Compd 2019. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.03.134.

[4] Rahnama A, Zepon G, Sridhar S. Machine learning based prediction of metal hydrides for hydrogen storage, part I: Prediction of hydrogen weight percent. Int J Hydrog Energy 2019;44:7337–44. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.261.

[5] Rahnama A, Zepon G, Sridhar S. Machine learning based prediction of metal hydrides for hydrogen storage, part II: Prediction of material class. Int J Hydrog Energy 2019;44:7345–53. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.01.264.

[6] Züttel A. Materials for hydrogen storage. Mater Today 2003;6:24–33. [7] Yartys V, Noreus D, Latroche M. Metal hydrides as negative electrode materials for Ni–MH

batteries. Appl Phys A 2016;122:43. https://doi.org/10.1007/s00339-015-9538-9. [8] Suwarno S, Solberg JK, Mæhlen JP, Denys RV, Krogh B, Ochoa-Fernández E, et al. Non-

isothermal kinetics and in situ SR XRD studies of hydrogen desorption from dihydrides of binary Ti–V alloys. Int J Hydrog Energy 2013;38:14704–14. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.08.103.

[9] Suwarno S, Solberg JK, Maehlen JP, Krogh B, Yartys VA. The effects of rapid solidification on microstructure and hydrogen sorption properties of binary BCC Ti–V alloys. J Alloys Compd 2014;582:540–6. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.08.077.

[10] Young K-H, Koch J, Wan C, Denys R, Yartys V, Young K-H, et al. Cell Performance Comparison between C14- and C15-Predomiated AB2 Metal Hydride Alloys. Batteries 2017;3:29. https://doi.org/10.3390/batteries3040029.

[11] Ulmer U, Asano K, Bergfeldt T, Chakravadhanula VSK, Dittmeyer R, Enoki H, et al. Effect of oxygen on the microstructure and hydrogen storage properties of V–Ti–Cr–Fe quaternary solid solutions. Int J Hydrog Energy 2014;39:20000–8. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.08.152.

[12] Santos SF, Huot J. Hydrogen storage in TiCr1.2(FeV)x BCC solid solutions. J Alloys Compd 2009;472:247–51. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.04.062.

[13] Liu Y, Zhao T, Ju W, Shi S. Materials discovery and design using machine learning. J Materiomics 2017;3:159–77. https://doi.org/10.1016/j.jmat.2017.08.002.

[14] Schmidt J, Marques MRG, Botti S, Marques MAL. Recent advances and applications of machine learning in solid-state materials science. Npj Comput Mater 2019;5:1–36. https://doi.org/10.1038/s41524-019-0221-0.

[15] Correa-Baena J-P, Hippalgaonkar K, van Duren J, Jaffer S, Chandrasekhar VR, Stevanovic V, et al. Accelerating Materials Development via Automation, Machine

Learning, and High-Performance Computing. Joule 2018;2:1410–20. https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.05.009.

[16] Witman M, Ling S, Grant DM, Walker GS, Agarwal S, Stavila V, et al. Extracting an Empirical Intermetallic Hydride Design Principle from Limited Data via Interpretable Machine Learning. J Phys Chem Lett 2020;11:40–7. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b02971.

7 Lampiran Lampiran 1. Biodata Peneliti

Page 1 of 4

Biodata Peneliti

Identitas Diri 1 Nama Lengkap (dengan

gelar) Suwarno, S.T., M.Sc., Ph.D.

2 Jenis Kelamin Laki‐laki

3 NIP 198005202005101003

4 NIDN 00200580004

5 E‐mail [email protected], [email protected]

6 Nomor Telepon/HP 081288258803

7 Alamat Kantor Jurusan Teknik Mesin ITS, Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111

8 Alamat Rumah Jl. Keputih Permai IV/C‐12, Sukolilo, Surabaya

9 Scopus H index = 9

Riwayat Pendidikan

Tahun Lulus Nama Perguruan Tinggi Bidang Ilmu

2004 Teknik Mesin ITS Surabaya, Indonesia

S1 Teknik Mesin

2008 TU Hamburg, Germany S2 Teknik Mesin

2012 Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Norway

S3 Teknik Material

Pengalaman Professional

Tahun Nama Institusi Jabatan Pekerjaan

2004‐2006 Teknik Mesin ITS Surabaya, Indonesia

Dosen PNS Mengajar Matakuliah diantaranya: Pengetahuan Bahan Teknik, Metalurgi

2008 GKSS, Germany Staf Peneliti Meneliti interaksi hidrogen dengan logam

2009‐2012 Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Norway

Peneliti Meneliti interaksi hidrogen dengan logam

2012‐2015 Debye Institute of Nanomaterial Science, Utrecht University

Peneliti Peneliti solid state battery

2015‐sekarang

Teknik Mesin ITS Surabaya, Indonesia

o Dosen PNS o Ketua lab Teknik

Cor o Sekretaris Prodi

S1 o Sekretaris

Departemen

Mengajar Matakuliah untuk S1 dan S2, diantaranya: Metalurgi, Elemen Mesin, Analisis Kegagalan Logam, Teknik Las, etc

Page 2 of 4

Pengalaman Penelitian

No. Tahun Judul Penelitian Pendanaan

1 2005 Perancangan dan Pembuatan Alat Bantu Semi Otomatis untuk Pengelasan Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), Teaching Grant

Teaching Grant ‐ITS

2 2006 Perancangan dan Pembuatan Salt Bath Furnace untuk Process Austempering

Teaching Grant ITS

3 2009‐2012 RENERGI NTNU‐Statoil Hydrogen production from natural gas

Statoil

4 2014 Melt infiltration Magnesium in carbon material body

Dutch Research Council

5 2016 Rekayasa elektroda dengan teknologi nano untuk meningkatkan usia baterai lead‐acid

PNBP ITS

6 2017 Rancang bangun lead acid battery untuk menyimpan energi terbarukan

Dana mandiri departemen

7 2018‐2022 Marie Skłodowska‐Curie Research and Innovation Staff Exchange

European Union

8 2018‐2019 Metode Baru Preparasi Partikel Nano Magnesium Terdukung Karbon dan Aplikasinya untuk Baterai Magnesium‐Air

RISTEKDIKTI

9 2019‐2020 Hydrogen storage material synthesized from abundant and locally available alloying elements

RISTEKDIKTI

Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat No. Tahun Judul Pengabdian kepada Masyarakat

1 2015 Tim Ahli Analisa Kegagalan Heat Exchanger di PT KMI Bontang

2 2016 Pelatihan dasar‐dasar otomotif SMK

3 2016 Training fundamental fatique and thermal fatique Alstom‐ GE

4 2016 In situ metallography dan analysis tube boiler, heat exchanger Steam Reformer KMI Bontang

5 2016 Tim Ahli pengujian material lab metalurgi ITS

6 2016 Analisis kegagalan tube boiler CFB PKT, Kaltim

7 2017 Tim Ahli Penyusunan buku best practice refractory CFBC PJB

8 2017 Pengajar Pelatihan Teknik Dasar Pembangkitan PJBS

9 2017 Pembelajaran CFB di PLN Sumatera Bagian Selatan

10 2017 In situ metallography and RCFA di PT. KMI Bontang

11 2017 Pelatihan Failure Analysis di PT. Unilever Tbk.

12 2017 Cooperation with PT. Robutech for metallography analysis at PT. TPPI Tuban, PT. Cikarang Listrindo, PT. KDM Bontang, PT. SPV Purwakarta, etc.

13 2018 Cooperation with PT. Robutech for metallography analysis at PT. SPV Purwakarta, PT. Valmert etc.

Page 3 of 4

14 2018 PLN PLTU Sebalang, RLA boiler#1 dan #2

15 2018 PLN PLTU Sebalang RCFA water steam boiler

16 2018 R&D batu tahan api untuk aplikasi furnace di industry logam dan semen

17 2019 Failure analysis bypass valve PKT Kaltim

18 2019 Corrosion analysis soap production equipments di PT. Unilever Indonesia

19 2019 Natural Inhibitor test and analysis PT. Pertamina

20 2019 Audit Energy PT PLN, Payo salincah Jambi

21 2019 Redesign SH2 PLTGU PJB Gresik

Publikasi Artikel ilmiah Dalam Jurnal dalam 5 Tahun Terakhir

No. Judul Artikel Ilmiah Nama Jurnal Volume/Tahun/Nomor

1 Hydrogenation and Microstructural Study of Melt‐Spun Ti0.8V0.2

Journal of Alloys and Compounds

509/2011

2 Selective Hydrogen Absorption From Gaseous Mixtures By The BCC Ti‐V Alloys

International Journal of Hydrogen Energy

37/2012/5

3 Influence of Cr on the Hydrogen Storage Properties of Ti‐rich Ti‐V‐Cr Alloys


37/2012/9

4 Microstructure And Hydrogen Storage Properties Of As Cast And Rapidly Solidified Ti Rich Ti‐V Alloys

Transactions of Nonferrous Society of China

22/2012/8

5 Nonisothermal kinetics and in situ SR‐XRD studies on hydrogen desorption from dihydrides of binary Ti‐V alloys


38/2013/34

6 Effect of cooling rate on the microstructure and hydrogenation properties of rapidly solidified Ti‐V alloys, , 582, pp.540‐546


582/2014

7 Nanoconfined LiBH4 as a Fast Lithium Ion Conductor

Advanced Functional Materials

25/2015/02

8 Modified Lithium Borohydride for Moile hydrogen storage

International Journal of Technology

02/2011/01

9 High temperature hydrogenation of Ti‐V alloy: The effect of cycling and carbon monoxide on the bulk and surface properties


41/2016

10 Effect of nanoparticle (Pd, Pd/Pt, Ni) deposition on high temperature hydrogenation of Ti‐V alloys in gaseous flow containing CO

Progress in Natural Science: Materials International

27/2017/1

11 Confinement Effects for Lithium Borohydride: Comparing Silica and Carbon Scaffolds

The Journal of Physical Chemistry C

121/2017/8

12 Kinetics of Hydrogen Absorption and Desorption in Titanium

Bulletin of Chemical Reaction Engineering and Catalysis

10/2017/12

13 Study of hydrogen storage and electrochemical properties of AB2‐type


792/2019/5

Page 4 of 4

Ti0.15Zr0.85La0.03Ni1.2Mn0.7V0.12Fe0.12 alloy

14 Phase Behavior and Ion Dynamics of Nanoconfined LiBH4 in Silica

The Journal of Physical Chemistry C

123/2019/42

15 Effect of oxygen on the mechanism of phase‐structural transformations in O‐Containing titanium hydride


44/2019/45

16 Hydrides of Laves type Ti–Zr alloys with enhanced H storage capacity as advanced metal hydride battery anodes


858/2020

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima risikonya.

Surabaya, 5 Maret 2020 Pengusul,

Suwarno, ST. MSc. PhD NIP. 1980052005011003

Biodata Tim Peneliti

1. Ketua

a. Nama Lengkap : Lukman Noerochim, Ph.D

b. NIP/NIDN : 197703132003121001/0013037701

c. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor/III‐D

d. Bidang Keahlian : Baterai ion lithium, Elektrokimia, Korosi

e. Departemen/Fakultas : Teknik Material/FT‐IRS

f. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Keputih Tegal Bhakti II No B54, 08155111552

g. Riwayat penelitian/pengabdian (2) yang paling relevan dengan penelitian yang

diusulkan/dilaporkan (sebutkan sebagai Ketua atau Anggota):

No.

Tahun

Judul Penelitian

Keterangan

Sumber

Pendanaan

Ketua/Anggota

1 2016 Sintesa dan analisa Fe2O3 sebagai anoda baterei

lithium‐ion

DIKTI Ketua

2 2017 Pengaruh Glycine terhadap Morfologi dan

Performa Elektrokimia Fe2O3 sebagai Anoda

Baterei Ion Lithium

Dana Lokal ITS Ketua

h. Publikasi (2) yang paling relevan (dalam bentuk makalah atau buku):

No. Penulis dan Judul Artikel Ilmiah Volume/

Nomor/Tahun

Nama Jurnal

1 Lukman Noerochim, Ade Okta Yurwendra & Diah

Susanti, Effect of carbon coating on the

electrochemical performance of LiFePO4/C as cathode

materials for aqueous electrolyte lithium‐ion battery

22 (2016) 341–

346.

doi:10.1007/s115

81‐015‐1560‐6.

IONICS

2 L. Noerochim, R. Fikry, H. Nurdiansah, H. Purwaningsih,

A. Subhan, J. Triwibowo, B. Prihandoko, Synthesis of

dual‐phase Li4Ti5O12‐TiO2 nanowires as anode for

lithium‐ion battery, I.

25 (2019) 1505–

1511.

doi:10.1007/s115

81‐018‐2659‐3.

IONICS

i. Paten (2) terakhir :

j. Tugas Akhir (2 terakhir yang paling relevan), Tesis (2 terakhir yang paling

relevan), dan Disertasi (2 terakhir yang paling relevan) yang sudah selesai

dibimbing.

No. Nama Mahasiswa Judul Tugas Akhir/Tesis/Disertasi Tahun

1 Abdulloh Habib (Tugas Akhir) Pengaruh Komposisi LiOH Pada Sintesa

Nanowire Li4Ti5O12/TiO2 Dengan Metode Hidrotermal

Terhadap Komposisi Fasa, Morfologi, dan Performa

Elektrokimia Untuk Aplikasi Anoda Baterai Ion Litium

2018

2 Amalia M. Maghfiroh (Tesis) Analisis pengaruh waktu pembakaran gas asetilen

dan waktu milling terhadap hasil sintesis dan performa

elektrokimia anoda baterai dari material Li4Ti5O12

2018

CURRICULUM VITAE IDENTITAS DIRI

Nama : Ir. Witantyo, M.Eng.Sc. Tempat, tanggal lahir : Surabaya, 14 Maret 1963 Jenis kelamin : Laki-Laki Status perkawinan : Menikah Agama : Islam Perguruan tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Alamat PT : Kampus ITS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111 Telp./fax. : 031 594 6230/031 592 2941 Alamat email : [email protected]; [email protected] No HP. : 0816 540 5389

RIWAYAT PENDIDIKAN PERGURUAN TINGGI Tahun lulus Jenjang Perguruan Tinggi Jurusan/Bidang Studi

1986 S1 Institut Teknologi Sepuluh Nopember Teknik Mesin 1990 S2 University of New South Wales Teknik Mesin

KEGIATAN PROFESIONAL/PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT Tahun Kegiatan

2016 RCFA kerusakan bucket elevator untuk PT.Petrokimia Gresik 2015 Pengujian dan Kalibrasi Flow Nozzle PLTU 2x25 MW Jeranjang, Lombok, NTB untuk PT.Barata 2014 RCFA kebocoran Heat Exchanger untuk PT. Kaltim Methanol Industri 2013 Perancangan Burner Kombinasi untuk PT.PJB UP Paiton 2013 Perancangan DED Workshop CRI untuk PT.PJB UPHT 2012 RCFA dan Perancangan Ulang Deaerator PLTU Paiton untuk PT.PJB 2012 Perancangan Basic Design Overhead Crane PLTGU Muara Karang untuk PT.PJB 2012 Pengawasan Pekerjaan Fabrikasi dan Pemasangan HPH PLTU Paiton untuk PT.PJB 2011 Kajian Teknologi dan Kelayakan Coal Dryer PLTU Paiton untuk PT.PJB 2011 Kajian Kerusakan Bottom Stack Failure PLTGU Grati untuk PT.IP 2011 Tim Ahli BPK untuk Pembangunan Evaluasi Pembangunan PLTU Batubara 10.000 MW 2011 Kajian Modifikasi Intermediate Shaft Kompresor menggunakan FEM untuk Pertamina Balikpapan 2010 Kajian Optimalisasi Operasi PLTP Mataloko untuk PT.PLN wilayah Bali dan Nusa Tenggara 2010 Coal Stockpile Management untuk PT.PJB unit Pembangkitan Paiton 2009 Perancangan Perbaikan & Perhitungan Ulang Kekuatan Boom Crane untuk PT.PKT 2009 RCFA & Perancangan Ulang High Pressure Heater PLTU Paiton 1,2 untuk PT. PJB 2009 Perancangan Detail Design Off-Take Porong untuk PT.PGN 2008 RCFA pada Sambungan Pipa Gas untuk PT. BOC Gases Gresik 2008 Evaluasi Ulang Service Factor PLTU untuk PT.PLN 2008 Evaluasi Kelayakan Komponen Non-OEM Turbin Gas untuk PT. PLN 2008 Kajian Kelayakan Operasi PLTP Mataloko untuk PT.PLN 2007 RCFA pada Impeller Induce Draft Fan untuk PT.BOC Gases Gresik 2007 RCFA pada Air Heater PLTU Perak untuk PT.Indonesia Power 2006 Studi Kelayakan PLTU Bima, Sumbawa untuk PT PLN

2005-06 Technical Advisor Pengembangan Boiler 7.5 MW di PT.DEN 2005 Perhitungan Struktur Boiler 7.5 MW untuk PT.DEN 1998 Konsultan Production System Improvement untuk PT. Darmabakti Packindo 1997 Trainer Production System Improvement untuk CNC Consulting 1996 Konsultan Production System Improvement untuk PT. Indoprima Gemilang 1995 Trainer PPC dan Inventory Management untuk CNC Consulting

1994-97 Staff Ahli Seksi Otomotif di Jawa Pos 1994 Trainer Quality Management untukTop Level Management PT.BBI Surabaya. 1993 Trainer Production Process Planner untuk PT. Barata Indonesia Surabaya

1992-97 Staff Ahli Direktur Operasi di PT.BBI Surabaya 1992 Trainer Machinery Maintenance System untuk Staff PTP. VII (Persero) Bah Jambi

PUBLIKASI

No Publikasi Tanggal dan

tempat publikasi Keterangan

1 Penggunaan Value Chain Mapping dan Value Stream Analysis Tool untuk Mengurangi Waktu Produksi pada Proses Pabrikasi High Pressure Heater

SNTTM XI, 2012 di UGM Yogya

2 Optimasi Metoda Pengemudian untuk Meminimalkan Komsumsi BBM dengan Gabungan Pemodelan Karakteristik Kendaraan dengan Karakteristik Lintasan

Simposium Nasional RAPI XII 2013 Solo

ISSN 1412-9612

3 The influence of intake pressure and EGR in the combustion timing of a gasoline fueled HCCI engine developed from a single cylinder CI engine

International Seminar Icetia 2014, Page 406

ISSN 24017-4330

4 Studi eksperimen analisis modal untuk menguji karekteristik modus getar pada rangka raket tennis

SeminarNasional Saintek UB April 2015 Malang

ISSN 2407-4845

5 Analisis Kerusakan Konstruksi Berbahan 304H yang Bekerja pada Temperatur Tinggi

SeminarNasional Saintek UB April 2015 Malang

ISSN 2407-4845

6 Modeling of a Shell Eco-marathon vehicle based on drive-train characteristic and driver modes to predict fuel consumption of the vehicle on a specific track

ARPN Journal of Engineering and Applied Science (JEAS) Vol.11, No. 4, February 2016

ISSN 1819-6608

Desain Paduan AB untuk Penyimpanan Hidrogen Menggunakan ...

Documents