Reaktor elektrokimia untuk produksi nanopartikel berhasil di-scale up

Peneliti di laboratorium Elektrokimia dan Korosi, Departemen Teknik Kimia ITS berhasil melakukan scale up reaktor elektrokimia untuk memproduksi nanopartikel. Sebelumnya, sebuah proses sederhana untuk memproduksi nanopartikel magnetite (Fe3O4) dengan elektro-oksidasi besi dalam air telah berhasil dikembangkan (Fajaroh dkk., 2012). Proses ini dapat dikatakan proses yang ramah lingkungan karena bahan yang digunakan hanya lempengan besi dan air saja, tanpa tambahan bahan kimia lainnya. Namun sayang sekali, kapasitas produksinya sangat rendah. Untuk mendapat kurang dari 1 gram dibutuhkan waktu lebih daripada 20 jam.

Hal ini dicoba diatasi dengan melakukan perancangan ulang konfigurasi elektroda besi dalam volume reaktor yang sama (Nurlilasari dkk., 2019). Dalam hal ini elektroda yang berupa lempengan besi disusun berjajar menjadi beberapa baris, dalam hal ini hanya 4 baris, dan dalam satu baris dibagi menjadi 2, dan kemudian dihubungkan dengan catu daya listrik searah dengan sambungan monopolar (Gambar 1 & 2). Dengan konfigurasi ini, kapasitas produksi dapat ditingkatkan hingga mencapai 30 kali. Kelebihan lainnya, elektroda besi tidak perlu dilapisi terlebih dahulu dengan lapisan besi yang relatif murni dengan elektrodeposisi.

Nanopartikel yang dihasilkan berukuran antara 20-25 nm dan berbentuk bola. Nanopartikel ini memiliki sifat ferromagnet dengan magnetisasi jenuh sekitar 50 emu/g. Bahan ini bisa dipakai untuk berbagai keperluan, a.l.: katalis, ferofluida, biomedis dan remediasi lingkungan, dan bahan yang menjanjikan untuk baterai litium-ion dan superkapasitor. Selain itu, bahan seperti ini sudah banyak digunakan sebagai pigmen hitam dan dalam alat perekam magnetik.

Salah satu aplikasi yang sudah diuji di Lab adalah pemakaian nanopartikel magnetite yang diproduksi dengan metoda di atas untuk katalis reaksi reduksi oksigen (RRO) dalam larutan 0,6 M KOH yang jenuh oksigen (Gambar 3). Uji kinerja katalitik menunjukkan bahwa mekanisme RRO adalah melalui 4-elektron. Jadi, bahan memiliki potensi yang besar untuk digunakan sebagai elektroda baterai logam-udara yang salah satunya adalah untuk pembangkit listrik stasioner daerah terpencil. (hs)

Daftar Pustaka

Fajaroh, F., Setyawan, H., Widiyastuti, W., Adv. Powder Technol. 23(3), 328-333 (2012). DOI: 10.1016/j.apt.2011.04.007

Nurlilasari, P., Widiyastuti, W., Setyawan, H., Faizal, F., Wada, M., Lenggoro, I.W., Chem. Eng. Sci., 201, 112-120 (2019).In Press, DOI: 10.1016/j.ces.2019.02.027