Modifikasi Karbon Aktif dengan Aktivasi Kimia dan Fisika Menjadi Elektroda Superkapasitor

Authors

  • Adhi Prayogatama Universitas Sultan Ageng Tirtayasa
  • Nuryoto Nuryoto Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Cilegon
  • Teguh Kurniawan Universitas sultan Ageng Tirtayasa Cilegon

DOI:

https://doi.org/10.23887/jstundiksha.v11i1.42849

Keywords:

biomassa, karbon aktif, elektroda superkapasitor

Abstract

Keterbatasan akan sumber energi dan hilangnya  energi selama pemakaian  menjadi salah satu kasus yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari di masyarakat. Selain itu,  penggunaan listrik nasional pada sektor teknologi dan industri terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun, sehingga perlu pemikiran lebih lanjut untuk melakukan tindakan efisiensi energi. Tujuan penelitian ini modifikasi karbon aktif dengan aktivasi kimia dan fisika menjadi elektroda superkapasitor. Jenis penelitian ini merupakan penelitian review. Hasi penelitian menunjukkan bahwa bahan pembuatan elektroda superkapasitor beragam seperti karbon aktif yang terbuat dari proses karbonisasi dan aktivasi secara kimia fisika. Proses aktivasi pada bahan hasil karbonisasi dimaksudkan untuk memberikan kemampuan yang lebih baik untuk meningkatkan luas permukaan dan kapasitansi spesifik elektroda.  Selain itu, besarnya konsenterasi aktivator yang digunakan juga dapat memengaruhi nilai kapasitansi spesifik. Maka, kinerja dari karbon aktif sebagai elektroda superkapasitor dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya temperatur karbonisasi, metode aktivasi, konsentrasi aktivator, temperatur aktivasi, dan jenis bahan yang digunakan.

Author Biography

Adhi Prayogatama, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Mahasiswa Magister Teknik Kimia Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

References

Alif, A., Tetra, O. N., Aziz, H., & Defri, H. (2017a). Pengaruh Aktivator KOH terhadap Kinerja Karbon Aktif dari Cangkang Kelapa Sawit sebagai Bahan Elektroda Superkapasitor. Jurnal Zarah, 5(2), 38–43. https://doi.org/10.31629/zarah.v5i2.207.

Alif, A., Tetra, O. N., Aziz, H., & Defri, H. (2017b). Pengaruh Perlakuan Sokletasi dan Aktivator KOH terhadap Kinerja Karbon Aktif Cangkang Kelapa Sawit sebagai Bahan Elektroda Superkapasitor. Jurnal Zarah, 5(2), 38–43. https://doi.org/10.31629/zarah.v5i2.207.

Anggraeni, I. S., & Yuliana, L. E. (2015). Pembuatan Karbon Aktif dari Limbah Tempurung Siwalan (Borassus Flabellifer L.) dengan Menggunakan Aktivator Seng Klorida (ZnCl2) dan Natrium Karbonat (Na2CO3). In Tugas Akhir (pp. 1–19).

Apriani, R., Diah Faryuni, I., Wahyuni, D., Kunci, K., Aktif, K., Durian, K., Hidroksida, K., & Fe, A. (2013). Pengaruh Konsentrasi Aktivator Kalium Hidroksida (KOH) terhadap Kualitas Karbon Aktif Kulit Durian sebagai Adsorben Logam Fe pada Air Gambut. Prisma Fisika, I(2), 82–86. https://jurnal.untan.ac.id/index.php/jpfu/article/view/2931.

Aziz, H, Tetra, O. N., Alif, A., Syukri, & Perdana, Y. A. (2017). Performance Karbon Aktif dari Limbah Cangkang Kelapa Sawit sebagai Bahan Elektroda Superkapasitor. Jurnal Zarah, 5(2), 1–6. https://doi.org/10.31629/zarah.v5i2.208.

Aziz, Hermansyah, Tetra, O. N., Alif, A., Syukri, S., & Perdana, Y. A. (2017). Performance Karbon Aktif dari Limbah Cangkang Kelapa Sawit sebagai Bahan Elektroda Superkapasitor. Jurnal Zarah, 5(2), 1–6. https://doi.org/10.31629/zarah.v5i2.208.

Azizi, I., & Radjeai, H. (2018). A New Strategy for Battery and Supercapacitor Energy Management for An Urban Electric Vehicle. Electrical Engineering, 100(2), 667–676. https://doi.org/10.1007/s00202-017-0535-1.

Cai, T., Zhou, M., Ren, D., Han, G., & Guan, S. (2013). Highly Ordered Mesoporous Phenol-Formaldehyde Carbon as Supercapacitor Electrode Material. Journal of Power Sources, 231, 197–202. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.12.072.

Du, X., Zhao, W., Ma, S., Ma, M., Qi, T., Wang, Y., & Hua, C. (2016). Effect of ZnCl2 Impregnation Concentration on The Microstructure and Electrical Performance of Ramie-Based Activated Carbon Hollow Fiber. Ionics, 22(4), 545–553. https://doi.org/10.1007/s11581-015-1571-3.

Efendi, Z., & Astuti, A. (2016). Pengaruh Suhu Aktivasi terhadap Morfologi dan Jumlah Pori Karbon Aktif Tempurung Kemiri sebagai Elektroda. Jurnal Fisika Unand, 5(4), 297–302. https://doi.org/10.25077/jfu.5.4.297-302.2016.

ESDM, K. (2020). Konsumsi Listrik Nasional Terus Meningkat. Databoks.

Faraji, S., & Ani, F. N. (2015). The Development Supercapacitor from Activated Carbon by Electroless Plating - A Review. In Renewable and Sustainable Energy Reviews (Vol. 42, pp. 823–834). https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.10.068.

Farma, R., & Hasibuan, R. (2017). Karakterisasi Sifat Fisis dan Elektrokimia Sel Superkapasitor dengan Penumbuhan Nanopartikel Platinum di Atas Pengumpul Arus. Jurnal Komunikasi Fisika Indonesia, 14(2), 1067–1072. https://kfi.ejournal.unri.ac.id/index.php/JKFI/article/view/5049.

Farzana, R., Rajarao, R., Bhat, B. R., & Sahajwalla, V. (2018). Performance of an Activated Carbon Supercapacitor Electrode Synthesised from Waste Compact Discs (CDs). Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 65, 387–396. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2018.05.011.

Febriyanto, P., Jerry, J., Satria, A. W., & Devianto, H. (2019). Pembuatan dan Karakterisasi Karbon Aktif Berbahan Baku Limbah Kulit Durian sebagai Elektroda Superkapasitor. Jurnal Integrasi Proses, 8(1), 19. https://doi.org/10.36055/jip.v8i1.5439.

Goleman, D., Boyatzis, R., & Mckee, A. (2019). Karbon Aktif. Journal of Chemical Information and Modeling, 53(9), 1689–1699.

Habibah, M. D. (2016). Variasi Holding Time Suhu Aktivasi Karbon Aktif dari Tempurung Kluwak (Pangium edule) sebagai Elektroda pada Superkapasitor. Inovasi Fisika Indonesia, 5(1). https://doi.org/10.26740/ifi.v5n1.p%25p.

Haniffudin, N., & Diah, S. (2013). Pengaruh Variasi Temperatur Karbonisasi dan Karbon Aktif Tempurung Kelapa dan Kapasitansi Electric Double Layer Capacitor (EDLC). Jurnal Teknik Pomits, 2(1), F-13-F-17. https://doi.org/10.12962/j23373539.v2i1.2197.

Hardi, A. D., Joni, R., Syukri, S., & Aziz, H. (2020). Pembuatan Karbon Aktif dari Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Elektroda Superkapasitor. Jurnal Fisika Unand, 9(4), 479–486. https://doi.org/10.25077/jfu.9.4.479-486.2020.

Hendrawan, Y., Sutan, S. M., & Kreative, R. Y. R. (2017). Pengaruh Variasi Suhu Karbonisasi dan Konsentrasi Aktivator terhadap Karakteristik Karbon Aktif dari Ampas Tebu (Bagasse) Menggunakan Activating Agent NaCl. Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis Dan Biosistem, 5(3), 200–207. https://jkptb.ub.ac.id/index.php/jkptb/article/view/420.

Huang, Y., Peng, L., Liu, Y., Zhao, G., Chen, J. Y., & Yu, G. (2016). Biobased Nano Porous Active Carbon Fibers for High-Performance Supercapacitors. ACS Applied Materials and Interfaces, 8(24), 15205–15215. https://doi.org/10.1021/acsami.6b02214.

Imelda, D., Khanza, A., & Wulandari, D. (2019). Pengaruh Ukuran Partikel dan Suhu terhadap Penyerapan Logam Tembaga (Cu) dengan Arang Aktif dari Kulit Pisang Kepok (Musa Paradisiaca Formatypica). Jurnal Teknologi, 6(2), 107–118. https://doi.org/10.31479/jtek.v6i2.10.

Istiqomah, A. U., Rahmawati, F., & Nugrahaningtyas, K. D. (2016). Penggantian Soda Api (NaOH) dengan Kalium Hidroksida (KOH) pada Destilasi Sistem Biner Air-Etanol. ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia, 12(2), 179–189. https://jurnal.uns.ac.id/alchemy/article/download/1876/PDF.

Itoi, H., Nishihara, H., Kogure, T., & Kyotani, T. (2011). Three-Dimensionally Arrayed and Mutually Connected 1.2-nm Nanopores for High-PerformanceEelectricDdouble Layer Capacitor. Journal of the American Chemical Society, 133(5), 1165–1167. https://doi.org/10.1021/ja108315p.

Jamilatun, S., Salamah, S., & Isparulita, I. D. (2016). Karakteristik Arang Aktif dari Tempurung Kelapa dengan Pengaktivasi H2SO4. CHEMICA: Jurnal Teknik Kimia, 2(1), 13. https://doi.org/10.26555/chemica.v2i1.4562.

Joni, R., Syukri, & Aziz, H. (2021). Studi Karakteristik Karbon Aktif dari Cangkang Buah Ketaping sebagai Elektroda Superkapasitor. Journal of Aceh Physics Society, 10(1), 1–6. https://doi.org/10.24815/jacps.v10i1.17755.

Kar, K. K. (2020). Springer Series in Materials Science 300 Handbook of Nanocomposite Supercapacitor Materials I. In K. K. Kar (Ed.), Book (II). Spinger.

Kemenperin, R. I. (2020). Penyedia energi listrik dukung pertumbuhan ekonomi. Kementrian Perindustrian Replubik Indonesia.

Kurniawan, P., Taer, E., Malik, U., & Taslim, R. (2018). Pengaruh Konsentrasi KOH terhadap Sifat fFsis dan Elektrokimia Elektroda Karbon dari Limbah Kulit Durian sebagai Sel Superkapasitor. Komunikasi Fisika Indonesia, 15(1), 62. https://doi.org/10.31258/jkfi.15.1.62-66.

Kurniawan, R., Luthfi, M., & Wahyunanto, A. (2014). Karakterisasi Luas Permukaan Bet ( Braunanear , Emmelt dan Teller ) Karbon Aktif dari Tempurung Kelapa dan Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Aktivasi Asam Fosfat. Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis Dan Biosistem, 2(1), 15–20. https://doi.org/10.32734/jtk.v6i1.1564.

Kwon, S. H., Lee, E., Kim, B. S., Kim, S. G., Lee, B. J., Kim, M. S., & Jung, J. C. (2014). Activated Carbon Aerogel as Electrode Material for Coin-Type EDLC Cell in Organic Electrolyte. Current Applied Physics, 14(4), 603–607. https://doi.org/10.1016/j.cap.2014.02.010.

McDonough, J. K., Frolov, A. I., Presser, V., Niu, J., Miller, C. H., Ubieto, T., Fedorov, M. V., & Gogotsi, Y. (2012). Influence of The Structure of Carbon Onions on Their Electrochemical Performance in Supercapacitor Electrodes. Carbon, 50(9), 3298–3309. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.12.022.

Megiyo, Noor, A., Farika, N., & Aldila, H. (2019). Sintesis Karbon Berpori Limbah Tangkai Buah Lada Putih Bangka sebagai Elektroda Superkapasitor. Prosiding Seminar Nasional Penelitian dan Pengabdian Masyarakat, 3, 171–174. https://doi.org/10.33019/snppm.v3i0.1342.

Misnon, I. I., Zain, N. K. M., Aziz, R. A., Vidyadharan, B., & Jose, R. (2015). Electrochemical Properties of Carbon from Oil Palm Kernel Shell for High Performance Supercapacitors. Electrochimica Acta, 174(1), 78–86. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.05.163.

Mossfika, E., Syukri, & Aziz, H. (2020). Pembuatan Karbon Aktif dari Ampas Teh yang Diaktivasi dengan NaOH sebagai Material Elektroda Superkapasitor Preparation of Activated Carbon from Tea Waste by NaOH Activation as A Supercapacitor Material. Journal of Aceh Physics Society, 9(2), 42–47. http://jurnal.unsyiah.ac.id/JAcPS/article/view/15905.

Muchammadsam, I. D., Taer, E., & Farma, R. (2015). Pembuatan dan Karakterisasi Karbon Aktif Monolit dari Kayu Karet dengan Variasi Konsentrasi Koh untuk Aplikasi Superkapasitor. JOM FMIPA, 2(1), 8–13. https://www.neliti.com/publications/189488/pembuatan-karbon-aktif-monolit-dari-kayu-karet-menggunakan-aktivator-koh-dan-hno.

Muhammad Turmuzi, & Arion Syaputra. (2015). Pengaruh Suhu dalam Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Salak dengan Impregnasi Asam Fosfat (H2SO4). Jurnal Teknik Kimia USU, 4(1), 42–46. https://doi.org/10.32734/jtk.v4i1.1459.

Nasir La Hasan ; Zakir, M; Budi, P. (2015). Desilikasi Karbon Aktif Sekam Padi sebagai Adsorben hg pada Limbah Pengolahan Emas di Kabupaten Buru provinsi Maluku. Indonesia Chimica Acta, 7(2), 1–11. https://indonesiachimicaacta.files.wordpress.com/2012/05/1-nasir-la-hasan1.pdf.

Ngapa, Y. D. (2017). Kajian Pengaruh Asam Basa pada Aktivasi Zeolit dan Karakterisasinya sebagai Adsorben Pewarna Biru Metilena. JKPK (Jurnal Kimia Dan Pendidikan Kimia), 2(2), 90. https://pdfs.semanticscholar.org/a0dd/0e82e9d59267ef182869bb6272dc7568114f.pdf.

Nurisman, E., Miarti, A., & Sahrul, A. (2017). Studi Eksperimental Pengaruh Suhu Karbonisasi pada Prototipe Electrical Carbonization Furnace terhadap Rendemen dan Analisis Proksimat Karbon Aktif dari Limbah Tempurung Kelapa. Proceeding Seminar Nasional Pengolahan Lingkungan.

Othmer, K. (1978). Encyclopedia of Chemical Technology.

Prabarini, N., & Okayadnya, D. (2014). Penyisihan Logam Besi (Fe) pada Air Sumur dengan Karbon Aktif dari Tempurung Kemiri. Envirotek : Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan, 5(2), 33–41. http://eprints.upnjatim.ac.id/6807/.

Rahmadani, N., & Kurniawati, P. (2017). Sintesis dan Karakterisasi Karbon Teraktivasi Asam dan Basa Berbasis Mahkota Nanas. Prosiding Seminar Nasoinal Kimia Dan Pembelajarannya 2017, 2(1), 154–161. https://www.e-prosiding.umnaw.ac.id/index.php/penelitian/article/view/202.

Ramadhani, L. F., Imaya M. Nurjannah, Ratna Yulistiani, & Erwan A. Saputro. (2020). Review: Teknologi Aktivasi Fisika pada Pembuatan Karbon Aktif dari Limbah Tempurung Kelapa. Jurnal Teknik Kimia, 26(2), 42–53. https://doi.org/10.36706/jtk.v26i2.518.

Rawal, S., Joshi, B., & Kumar, Y. (2018). Synthesis and Characterization of Activated Carbon from The Biomass of Saccharum Bengalense for Electrochemical Supercapacitors. Journal of Energy Storage, 20, 418–426. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.10.009.

Rosita Idrus, Boni Pahlanop Lapanporo, Y. S. P. (2013). Pengaruh Suhu Aktivasi terhadap Kualitas Karbon Aktif Berbahan Dasar Tempurung Kelapa. Prisma Fisika, 1(8), 50–55. https://doi.org/10.26418/pf.v1i1.1422.

Rout, T. K. (2013). Pyrolysis of Coconut Shell. Rourkela, 211(211), https://www.58. ethesis.nitrkl.ac.in/5346/1/211CH1036.pdf.

Sari, F. P., Taer, E., & Sugianto. (2014). Efek Variasi Waktu Ball Milling terhadap Karakteristik Elektrokimia sel superkapasitor berbasis karbon. JOM FMIPA, 1(2), 217–227. https://www.neliti.com/publications/186680/efek-variasi-waktu-ball-milling-terhadap-karakteristik-elektrokimia-sel-superkap.

Satriyani Siahaan, Melvha Hutapea, & Rosdanelli Hasibuan. (2013). Penentuan Kondisi Optimum Suhu dan Waktu Karbonisasi pada Pembuatan Arang dari Sekam Padi. Jurnal Teknik Kimia USU, 2(1), 26–30. https://doi.org/10.32734/jtk.v2i1.1423.

Simamora, J. R., Kurniawan, C., Simamora, P., & Sinaga, G. B. (2020). Karakterisasi Karbon Aktif Cangkang Kemiri dan Tempurung Kelapa sebagai Bahan Filter Air. JUITECH, 4(2), 65–72. https://doi.org/10.36764/ju.v4i2.482.

Suryani, D. A., Hamzah, F., & Johan, V. S. (2018). Variasi Waktu Aktivasi terhadap Kualitas Karbon Aktif Tempurung Kelapa. Jom Faperta Ur, 5(1), 1–10.

Syarif, N. (2014). Performance of Biocarbon Based Electrodes for Electrochemical Capacitor. Energy Procedia, 52, 18–25. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.07.050.

Taer, E., Yusra, H., Iwantono, & Taslim, R. (2016). Analisa Dimensi, Densitas dan Kapasitansi spesifik eEektroda Karbon Superkapasitor dari Bunga Rumput Gajah dengan Variasi Konsentrasi Pengaktifan KOH. Spektra Jurnal Fisika Dan Aplikasinya, 1(1), 55–60. https://doi.org/10.21009/Spektra.011.09.

Tetra, O. N., Aziz, H., Syukri, S., Arifin, B., & Novia, A. (2018). Pengaruh Penambahan Karbon Aktif dari Tanah Gambut terhadap Kapasitansi Elektroda Superkapasitor Berbahan Dasar Karbon Cangkang Kelapa Sawit. Jurnal Zarah, 6(2), 47–52. https://doi.org/10.31629/zarah.v6i2.562.

Tumimomor, F., Maddu, A., & Pari, G. (2017). Pemanfaatan Karbon Aktif dari Bambu sebagai Elektroda Superkapasitor. Jurnal Ilmiah Sains, 17(1), 73–79. https://doi.org/10.35799/jis.17.1.2017.15802.

Tumimomor, F. R., & Palilingan, S. C. (2018). Pemanfaatan Karbon Aktif dari Sabut Kelapa sebagai Elektroda Superkapasitor. Fullerene Journal of Chemistry, 3(1), 13–18. https://doi.org/10.37033/fjc.v3i1.29.

Vangari, M., Pryor, T., & Jiang, L. (2013). Supercapacitors: Review of Materials and Fabrication Methods. Journal of Energy Engineering, 139(2), 72–79. https://doi.org/10.1061/(asce)ey.1943-7897.0000102.

Verayana, Paputungan, M., & Iyabu, H. (2018). Pengaruh Aktivator HCl dan H 3PO4 terhadap Karakteristik (Morfologi Pori) Arang Aktif Tempurung Kelapa serta Uji Adsorpsi pada Logam Timbal (Pb). Jurnal Entropi, 13(1), 67–75. https://www.neliti.com/publications/277418/pengaruh-aktivator-hcl-dan-h3po4-terhadap-karakteristik-morfologi-pori-arang-akt.

Wang, J., Zhang, X., Li, Z., Ma, Y., & Ma, L. (2020). Recent Progress of Biomass-Derived Carbon Materials for Supercapacitors. In Journal of Power Sources (Vol. 451, pp. 1–17). https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.227794.

Wang, K., Zhao, N., Lei, S., Yan, R., Tian, X., Wang, J., Song, Y., Xu, D., Guo, Q., & Liu, L. (2015). Promising Biomass-Based Activated Carbons Derived from Willow Catkins for High Performance Supercapacitors. Electrochimica Acta, 166, 1–11. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.03.048.

Wei, L., & Yushin, G. (2012). Nanostructured Activated Carbons from Natural Precursors for Electrical Double Layer Capacitors. In Nano Energy (Vol. 1, Issue 4, pp. 552–565). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.05.002.

Yuliusman. (2015). Pembuatan Karbon Aktif dari Tempurung Kelapa Sawit dengan Bahan Pengaktif Koh dan Gas N2 / CO2. Seminar Teknologi Dan Rekayasa (SENTRA), June, 978–979. http://research-report.umm.ac.id/index.php/sentra/article/view/2121.

Yuningsih, L. M., Mulyadi, D., & Kurnia, A. J. (2016). Pengaruh Aktivasi Arang Aktif dari Tongkol Jagung dan Tempurung Kelapa terhadap Luas Permukaan dan Daya Jerap Iodin. Jurnal Kimia VALENSI, 2(1), 30–34. https://doi.org/10.15408/jkv.v2i1.3091.

Zhou, Z., Benbouzid, M., Frédéric Charpentier, J., Scuiller, F., & Tang, T. (2013). A Review of Energy Storage Technologies for Marine Current Energy Systems. In Renewable and Sustainable Energy Reviews (Vol. 18, pp. 390–400). https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.10.006.

Zhu, Y., Murali, S., Stoller, M. D., Ganesh, K. J., Cai, W., Ferreira, P. J., Pirkle, A., Wallace, R. M., Cychosz, K. A., Thommes, M., Su, D., Stach, E. A., & Ruoff, R. S. (2011). Carbon-Based Supercapacitors Produced by Activation of Graphene. Science, 332(6037), 1537–1541. https://doi.org/10.1126/science.1200770.

Downloads

Published

2022-02-27

Issue

Vol. 11 No. 1 (2022)

Section

Articles

License

Copyright (c) 2022 JST (Jurnal Sains dan Teknologi)

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Authors who publish with the Jurnal Sains dan Teknologi (JST)   agree to the following terms:

  1. Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY-SA 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgment of the work's authorship and initial publication in this journal. 
  2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
  3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work. (See The Effect of Open Access)