Departemen Fisika Dr. Sunaryono, S.Pd., M.Si Dr. Siti Zulaikah, S.Pd., M.Si Widya Nurul Jannah, S.Si 5 Desember 2021 Research/Penelitian, SDG 7. Affordable and Clean Energy SDG 11. Sustainable Cities and Communities SDG 13. Climate Action
Energi terbarukan bersifat tidak stabil yang mengakibatkan penggunaannya sangat terbatas dan tidak dapat memenuhi kebutuhan yang terus menerus. Kebutuhan energi erat kaitannya dengan adanya tujuan pengembangan berkelanjutan Sustainable Development Goals (SDGs) poin 7 mengenai energi bersih dan terjangkau, serta poin 13 dimana perlu dilakukan tindakan dalam menghadapi perubahan iklim dan dampaknya. Selain itu, upaya ini akan berdampak pada lingkungan yang nyaman (SDGs 11). Penggunaan energi terbarukan memerlukan peningkatan efisiensi melalui penyimpan energi. Contoh teknologi penyimpan energi yaitu Phase Change Material (PCM). Supporting material berupa graphene dapat mengurangi kelemahan dari PCM itu sendiri. Kombinasi graphene dan nanopartikel magnetik telah terbukti menunjukkan stabilitas dan transfer panas. Nanopartikel magnetit dapat menghasilkan sejumlah besar energi panas dari efek magnetothermal. Namun, energi termal berasal dari konversi magnetothermal dengan bahan superparamagnetik belum banyak dimanfaatkan. Sebagai upaya meningkatkan efisiensi dari energi terbarukan, para peneliti melakukan penelitian yang berfokus untuk mensintesis dan memfabrikasi nanokomposit Fe3O4-Graphene/PEG-SiO2 sebagai material penyimpan dan konversi energi surya.
Sintesis nanokomposit Fe3O4-Graphene dimulai dengan sintesis nanopartikel Fe3O4 dengan memanfaatkan pasir alam dari Pantai Sine, Tulungagung, dengan metode kopresipitasi. Sedangkan, untuk sintesis graphene oxide sebagai bahan dasar dari graphene menggunakan metode Hummer termodifikasi. Selanjutnya dilakukan fabrikasi nanokomposit Fe3O4-Graphene. Penelitian dilanjutkan pada fabrikasi nanokomposit Fe3O4-Graphene/PEGSiO2. Proses sintesis PCM dengan bahan PEG-SiO2 disintesis dengan metode sol gel. Sampel yang memiliki sifat fisis paling optimal dilanjutkan ke tahap sintesis nanokomposit Fe3O4-Graphene/PEG-SiO2 dengan kandungan Fe3O4-Graphene yang berbeda.
Nanokomposit Fe3O4-Graphene dengan kandungan graphene 0,2% dan 0,6% menunjukkan terbentuknya fasa Fe3O4 dan Graphene sedangkan kandungan graphene >0,6% dalam komposit Fe3O4-Graphene menunjukkan fasa – . Selain itu, Nanokomposit Fe3O4-Graphene memiliki nilai Eg = 1.73 eV yang berperan dalam penyerapan dan konversi energi surya menjadi panas. Morfologi dari Fe3O4-Graphene menunjukkan bahwa partikel Fe3O4 menempel pada permukaan graphene. Penambahan SiO2 pada PCM PEG 4000/SiO2 menunjukkan stabilitas bentuk yang baik dengan komposisi PEG 4000 70% dan SiO2 30%. Kehadiran Fe3O4-Graphene dalam PCM mempengaruhi pertumbuhan kristal Fe3O4-Graphene/PEG 4000-SiO2. Nilai Magnetisasi saturasi menurun sebanding dengan kenaikan kandungan PEG 4000-SiO2 dari 38.00 emu/g menjadi 1.06 emu/g. Kandungan Fe3O4-Graphene yang meningkat dalam nanokomposit Fe3O4-Graphene/PEG 4000-SiO2 menyebabkan kalor laten cenderung turun namun masih mampu mencapai >100 J/g yang menunjukkan kelayakan bahan sebagai material penyimpan panas.
