Studi Pengaruh Ketebalan Elektroda Karbon Aktif dari Kulit Buah Kakao terhadap Kinerja Elektrokimia Superkapasitor

Authors

  • Irsya Dunnas Departemen Fisika, Universitas Andalas
  • Widi Mulia Nasution Jurusan Fisika, Universitas Riau
  • Mulda Muldarisnur Departemen Fisika, Universitas Andalas
  • Yuli Yetri Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang

DOI:

https://doi.org/10.25077/jfu.13.4.594-601.2024

Keywords:

elektroda karbon, Kulit buah kakao, karbon aktif, supercapacitors

Abstract

Sintesis karbon aktif dari kulit kakao dengan variasi ketebalan elektroda 0,4; 0,5; dan 0,6 mm bertujuan untuk melihat pengaruhnya terhadap kinerja superkapasitor. Tebal elektroda yang berbeda diberi kode sampel yaitu tebal 0,4 mm dengan kode CC-0,4; tebal 0,5 dengan kode CC-0,5 mm dan tebal 0,6 mm dengan kode CC-0,6. Pembuatan elektroda karbon dari kulit kakao dilakukan dalam beberapa tahap yaitu pengeringan organik, prakarbonasi, aktivasi kimia menggunakan aktivator KOH 0,4 M dan pencetakan pelet menggunakan press hidrolik dengan tekanan 8 ton. Pelet yang telah dicetak dikarbonasi menggunakan gas N2 pada suhu 600 â°C dan aktivasi fisika menggunakan gas CO2 pada suhu 700 °C. Sifat elektrokimia dari sel superkapasitor ditinjau melalui sistem dua elektroda dalam elektrolit 1 M KOH. elektroda karbon aktif optimum yang diperoleh pada sampel CC-0,5 dengan kapasitansi spesifik yang tinggi  mencapai 366,67 F/g pada rapat arus 1,0 A/g. Rapat energi maksimum yang didapatkan sebesar 660 Wh/Kg pada rapat daya optimum 2378,39 W/Kg. Potensi kulit kakao sebagai sumber karbon aktif dengan ketebalan 0,5 mm menunjukan kinerja perangkat penyimpanan energi elektrokimia superkapasitor yang tinggi dan stabil dengan ketahanan bahan yang baik.

References

Afza, V. Y. Y., Muldarisnur, M., & Yetri, Y. (2021). Analisis Pengaruh Konsentrasi Elektrolit NaCl terhadap Karakteristik Karbon Aktif dari Kulit Buah Kakao. Jurnal Fisika Unand, 10(4), 486-492. https://doi.org/10.25077/jfu.10.4.486-492.2021

Badan Pusat Statistik. (2021). Statistik Kakao Indonesia 2020. Badan Pusat Statistik.

Fang, C., Hu, P., Dong, S., Cheng, Y., Zhang, D., & Zhang, X. (2021). Construction of carbon nanorods supported hydrothermal carbon and carbon fiber from waste biomass straw for high strength supercapacitor. Journal of Colloid and Interface Science, 582, 552–560. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.07.139

Farma, R., & Hasibuan, R. 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.

Han, P., Cheng, M., Luo, D., Cui, W., Liu, H., Du, J., Wang, M., Zhao, Y., Chen, L., Zhu, C., & Xu, J. (2020). Selective etching of C-N bonds for preparation of porous carbon with ultrahigh specific surface area and superior capacitive performance. Energy Storage Materials, 24, 486–494. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.07.009

Khajonrit, J., Sichumsaeng, T., Kalawa, O., Chaisit, S., Chinnakorn, A., Chanlek, N., & Maensiri, S. (2022). Mangosteen peel-derived activated carbon for supercapacitors. Progress in Natural Science: Materials International, 32(5), 570–578. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2022.09.004

Li, T., Ma, R., Xu, X., Sun, S., & Lin, J. (2021). Microwave-induced preparation of porous graphene nanosheets derived from biomass for supercapacitors. Microporous and Mesoporous Materials, 324(July), 111277. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2021.111277

Lu, Y., Zhang, S., Yin, J., Bai, C., Zhang, J., Li, Y., Yang, Y., Ge, Z., Zhang, M., Wei, L., Ma, M., Ma, Y., & Chen, Y. (2017). Mesoporous activated carbon materials with ultrahigh mesopore volume and effective specific surface area for high performance supercapacitors. Carbon, 124, 64–71. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.08.044

Marchanda, H. (2022). Power Sector: Stumbling block in India’s net-zero journey. Observer Research Forum.

Nuradi, R. F., Muldarisnur, M., & Yetri, Y. (2022). Synthesis of Supercapacitor from Cocoa Fruit Peel Activated Carbon for Energy Storage. Jurnal Ilmu Fisika | Universitas Andalas, 14(2), 86–94. https://doi.org/10.25077/jif.14.2.86-94.2022

Pokharel, J., Gurung, A., Baniya, A., He, W., Chen, K., Pathak, R., Lamsal, B. S., Ghimire, N., & Zhou, Y. (2021). MOF-derived hierarchical carbon network as an extremely-high-performance supercapacitor electrode. Electrochimica Acta, 394, 139058. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.139058

Prayogatama, A., & Kurniawan, T. (2022). Modifikasi Karbon Aktif dengan Aktivasi Kimia dan Fisika Menjadi Elektroda Superkapasitor. Jurnal Sains Dan Teknologi, 11(1), 47–58. https://dx.doi.org/10.23887/jst-undiksha.v11i1

Rahmi, F., Muldarisnur, M., & Yetri, Y. (2021). Variasi Konsentrasi Elektrolit H2SO4 untuk Pembuatan Karbon Aktif Kulit Buah Kakao sebagai Elektroda Superkapasitor dengan Aktivator ZnCl2. Jurnal Fisika Unand, 10(4), 467–472. https://doi.org/10.25077/jfu.10.4.467-472.2021

Saikia, B. K., Benoy, S. M., Bora, M., Tamuly, J., Pandey, M., & Bhattacharya, D. (2020). A brief review on supercapacitor energy storage devices and utilization of natural carbon resources as their electrode materials. Fuel, 282(July), 118796. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118796

Sajjad, M., Khan, Y., & Lu, W. (2021). One-pot Synthesis of 2D SnS2 Nanorods with High Energy Density and Long Term Stability for High-Performance Hybrid Supercapacitor. Journal of Energy Storage, 35(January), 102336. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102336

Senneca, O., Cerciello, F., Russo, C., Wütscher, A., Muhler, M., & Apicella, B. (2020). Thermal treatment of lignin, cellulose and hemicellulose in nitrogen and carbon dioxide. Fuel, 271(March), 117656. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117656

Taer, E., Febriyanti, F., Mustika, W. S., Taslim, R., Agustino, A., & Apriwandi, A. (2021). Enhancing the performance of supercapacitor electrode from chemical activation of carbon nanofibers derived Areca catechu husk via one-stage integrated pyrolysis. Carbon Letters, 31(4), 601–612. https://doi.org/10.1007/s42823-020-00191-5

Tsay, K. C., Zhang, L., & Zhang, J. (2012). Effects of electrode layer composition/thickness and electrolyte concentration on both specific capacitance and energy density of supercapacitor. Electrochimica Acta, 60, 428–436. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.11.087

Yetri, Y., Mursida, Dahlan, D., Taer, E., Agustino, & Muldarisnur. (2020). Identification of cacao peels potential as a basic of electrodes environmental friendly supercapacitors. Key Engineering Materials, 846 KEM, 274–281. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.846.274

Yusriwandi, Y., Taer, E., & Farma, R. (2017). Pembuatan dan Karakterisasi Elektroda Karbon Aktif dengan Karbonisasi dan Aktivasi Bertingkat Menggunakan Gas CO2 dan Uap Air. Edu Research, 6(1), 21–26.

Downloads

Published

2024-07-01

How to Cite

Dunnas, I., Nasution, W. M., Muldarisnur, M., & Yetri, Y. (2024). Studi Pengaruh Ketebalan Elektroda Karbon Aktif dari Kulit Buah Kakao terhadap Kinerja Elektrokimia Superkapasitor. Jurnal Fisika Unand, 13(4), 594–601. https://doi.org/10.25077/jfu.13.4.594-601.2024

Issue

Section

Articles