Development of CuO-TiO₂-La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ Mixed Ionicelectronic Conducting Ceramic Membrane for Oxygen Separation - Hashim, Siti Salwa Hashim (2015)
Kajian ini memfokuskan kepada penyediaan membran La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF) untuk pemisahan oksigen pada suhu persinteran yang lebih rendah menggunakan campuran 83.3 mol% CuO-16.7 mol% TiO₂ (0-3% berat) sebagai aditif. Kesan penambahan aditif terhadap sifat persinteran, struktur kristal, mikrostruktur, modulus Young, kekuatan lenturan dan kadar penelapan oksigen bagi membran LSCF telah dikaji. Penambahan campuran CuO-TiO₂ tidak menganggu struktur kristal membran LSCF. Penambahan 1% berat campuran CuO-TiO₂ telah menurunkan suhu persinteran membran LSCF sebanyak 200°C. Membran LSCF dengan 1% berat campuran CuO-TiO₂ yang disinter pada suhu serendah 1100°C menghasilkan kemampatan relatif melebihi 94% serta mempunyai kekuatan lenturan dan modulus Young yang tinggi. Kadar penelapan oksigen pada suhu 600°C bagi membran tersebut adalah yang tertinggi (0.079 ± 0.001 ml/cm².min); iaitu 1.8 kali ganda lebih tinggi berbanding membran LSCF tanpa campuran CuO-TiO₂ yang disinter pada 1300°C (0.04 ± 0.003 ml/cm².min). Justeru, membran LSCF dengan 1% berat campuran CuO-TiO₂ yang disinter pada 1100°C telah dipilih untuk mengkaji kadar penelapan oksigen pada kondisi yang berbeza. Data eksperimen menunjukkan bahawa kadar penelapan oksigen meningkat dengan peningkatan suhu, tekanan separa oksigen dalam komposisi suapan dan kelajuan gas penyapuan; dan menurun dengan peningkatan ketebalan membran. Untuk membran dengan ketebalan 1.10 mm, kondisi eksperimen optimum bagi kadar penelapan oksigen ialah pada suhu 600°C, tekanan separa oksigen dalam komposisi suapan 1 atm dan kelajuan gas penyapuan 100 ml/min. Kadar penelapan oksigen sebanyak 0.180 ± 0.02 ml/cm².min telah diperoleh dengan gabungan kondisi eksperimen tersebut. Model matematik yang bersesuaian telah diusulkan untuk menentukan parameter penelapan oksigen berdasarkan data eksperimen. Data prediksi telah dibandingkan dengan data eksperimen untuk pengesahan model matematik yang diusulkan. Perbandingan antara data eksperimen dengan data prediksi menunjukkan keselarasan yang baik. Model matematik yang diusulkan juga menunjukkan bahawa kadar penelapan oksigen bagi ketebalan membran dalam julat 1.10-2.70 mm yang digunakan dalam kajian ini dipengaruhi oleh mekanisma difusi ruah.