Pembuatan dan Karakterisasi Karbon Berpori dari Kulit Nanas untuk Aplikasi Superkapasitor
Samuel Elean
Superkapasitor menjadi perangkat penyimpanan energi elektrokimia yang menarik karena memiliki waktu pengisian yang cepat dan rapat daya yang tinggi. Elektroda karbon dari biomassa memiliki potensi besar untuk dikembangkan sebagai material elektroda superkapasitor karena selain memiliki luas permukaan yang tinggi, bahan bakunya mudah didapat serta berasal dari sumber daya yang dapat diperbaharui (renewable resources) sehingga tersedia dalam jumlah yang banyak dan juga murah. Pada penelitian ini, material karbon dibuat dari limbah kullit nanas untuk mengetahui karakteristik dan performa elektrokimia bila dijadikan material elektroda superkapasitor.
Tahapan dari penelitian ini meliputi preparasi sampel, pembuatan material karbon dan karakterisasi karbon yang meliputi karakterisasi material dan karakterisasi elektrokimia. Material karbon dibuat dari kulit nanas berukuran di bawah 80 mesh dan dilakukan karbonisasi hidrotermal pada temperatur 1900C dalam kondisi subkritik. Setelah itu, untuk mengetahui perbedaan antara karbon tanpa aktivasi dan karbon dengan aktivasi, maka dilakukan variasi temperatur pirolisis (800, 900 dan 10000C) dan laju alir aktivator (50, 100 dan 150 mL/menit). Karbon yang dihasilkan selanjutnya dikarakterisasi dari sisi material seperti luas permukaan spesifik, distribusi ukuran pori dan morfologi permukaan sedangkan dari sisi performa elektrokimia dilakukan pengujian dengan metode cyclic voltammetry menggunakan larutan elektrolit H2SO4 1 M.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa peningkatan temperatur pirolisis dan laju alir aktivator membuat kualitas material karbon semakin meningkat. Kualitas karbon yang unggul menyebabkan performa elektrokimia dari karbon dengan perlakuan aktivasi juga lebih baik dibandingkan karbon yang dibuat tanpa perlakuan aktivasi. Karbon yang dibuat pada temperatur 10000C tanpa aktivasi (C-1000) memiliki luas permukaan spesifik yang rendah sebesar 210 m2/g dan nilai kapasitansi 7,04 F/g. Sedangkan luas permukaan spesifik tertinggi dalam penelitian ini sebesar 1075 m2/g dengan nilai kapasitansi 171,66 F/g yang diperoleh dari material karbon AC-150. Nilai kapasitansi yang tinggi ini disebabkan oleh luas permukaan spesifik yang tinggi dari material karbon dan didukung dengan ukuran pori pada rentang mesopori.
Kata kunci: superkapasitor, kulit nanas, material karbon, karbon tanpa aktivasi, karbon dengan aktivasi