PEMANFAATAN BIOMASSA TANAMAN PISANG SEBAGAI
ELEKTRODE SUPERKAPASITOR
ERIK DIA FARI PURBA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pemanfaatan Biomassa Tanaman Pisang sebagai Elektrode Superkapasitor adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2014
Erik Dia Fari Purba
ABSTRAK
ERIK DIA FARI PURBA. Pemanfaatan Biomassa Tanaman Pisang sebagai Elektrode Superkapasitor. Dibimbing oleh ZAINAL ALIM MAS’UD dan GUSTAN PARI.
Pemanfaatan biomassa tanaman pisang sebagai elektrode superkapasitor akan memberi nilai tambah pada limbah tersebut. Dalam penelitian ini, kulit pisang memiliki nilai karbon terikat yang paling besar dibandingkan dengan pelepah, batang, dan daun, sehingga dipilih sebagai bahan baku elektrode superkapasitor. Limbah kulit pisang diarangkan pada suhu 400 oC kemudian diaktivasi pada suhu 700 oC dengan menambahkan uap air selama 20 menit. Sebanyak 0.5 g arang aktif yang diperoleh dimodifikasi dengan tambahan 2.65 mL HNO3 40%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tambahan HNO3 40% berpengaruh mengurangi struktur pori dan menambah gugus fungsi C=O pada arang aktif yang keduanya berdampak menurunkan nilai kapasitans yang diperoleh. Nilai kapasitans arang aktif termodifikasi (270 F/g) lebih rendah daripada arang aktif (341 F/g), bertolak belakang dengan hipotesis yang diajukan. Berdasarkan penelitian ini, nisbah massa konduktor polivinilidena fluorida dan bahan aktif 1:1 (b/b) diduga berpengaruh pada nilai kapasitans.
Kata kunci: arang aktif, arang aktif termodifikasi, kapasitans, polivinilidena fluorida.
ABSTRACT
ERIK DIA FARI PURBA. Utilization of Banana Plant Biomass as Supercapacitor Electrodes. Supervised by ZAINAL ALIM MAS’UD and GUSTAN PARI.
Utilization of banana plant biomass as supercapacitor electrodes will give additional value to the waste. In this study, the banana peel contained the highest fixed carbon as compared with the midrib, stem, and leaves. The banana peel was charred at 400 oC and then activated at 700 °C with steam flow for 20 minutes. The active charcoal obtained (0.5 g) was modified by adding 2.65 mL of 40% HNO3. The results showed that the addition of 40% HNO3 reduce the pore structure and add C=O functional group in the activated charcoal which were both affected the capacitance value obtained. The capacitance of modified activated charcoal (270 F/g) was lower than that of the unmodified activated charcoal (341 F/g), in contrary to the hypothesis proposed. Based on this study, the 1:1 (b/b) mass ratio of polivynilidene fluoride conductor and the active ingredient is predicted to affect the capacitance.
PEMANFAATAN BIOMASSA TANAMAN PISANG SEBAGAI
ELEKTRODE SUPERKAPASITOR
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Pada
Departemen Kimia
ERIK DIA FARI PURBA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Pemanfaatan Biomassa Tanaman Pisang Sebagai Elektrode Superkapasitor
Nama : Erik Dia Fari Purba NIM : G44080093
Disetujui oleh
Dr Zainal Alim Mas’ud, DEA Pembimbing I
Prof (R) Gustan Pari, MSi Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2012 ini ialah teknologi biomaterial, dengan judul Pemanfaatan Biomassa Tanaman Pisang sebagai Elektrode Superkapasitor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Zainal Alim Mas’ud, DEA dan Bapak Prof (R) Gustan Pari, MSi selaku pembimbing yang telah banyak memberi saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Mahpudin, Bapak Ahmad, dan Bapak Dadang serta semua staf dari Balai Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayah, Ibu, Arianta Purba (kakak), Bik Graha Purba (adik), Kevin Kristian Purba (adik) serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ashley, Sharil, Indra Prima, Wahab, Don, Suhaimi, Elisa Palidan, serta teman-teman Kimia 45 atas segala dukungan yang diberikan.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN vii
PENDAHULUAN 1
METODE 1
Alat dan Bahan 1
Analisis Proksimat 2
Preparasi Arang 3
Preparasi Arang Aktif 3
Modifikasi Permukaan 3
Pembuatan Elektrode Karbon 3
Pencirian Sampel 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 4
Arang Aktif Kulit Pisang 4
Arang Aktif Kulit Pisang Termodifikasi 5
Ciri-ciri Arang Aktif dan Arang Aktif Termodifikasi Kulit Pisang 6
SIMPULAN DAN SARAN 10
Simpulan 10
Saran 10
DAFTAR PUSTAKA 11
DAFTAR GAMBAR
1 Foto SEM arang aktif kulit pisang 6
2 Foto SEM arang aktif kulit pisang termodifikasi 7
3 Spektrum FTIR arang aktif kulit pisang 7
4 Spektrum FTIR arang aktif kulit pisang termodifikasi 8 5 Voltamogram arang aktif kulit pisang tanpa dan dengan modifikasi dengan
laju pemayaran 20 mV/s pada selang beda potensial 0–1 V 9
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil analisis proksimat biomassa tanaman pisang 12
PENDAHULUAN
Tanaman pisang mempunyai banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari seperti bahan konsumsi, bahan serat pakaian, atau pembungkus makanan. Pemanfaatan tanaman pisang ini menghasilkan residu biomassa seperti daun, batang, dan pelepah kering serta kulit pisang sisa dari pedagang pisang yang belum dimanfaatkan secara optimal. Biomassa tersebut biasanya hanya dimanfaatkan sebagai pupuk alami yang mempunyai nilai ekonomis yang rendah. Biomassa tanaman memiliki beberapa komponen seperti air, zat terbang, abu, dan karbon terikat.
Persentase karbon terikat yang terkandung dalam biomassa merupakan hasil asimilasi CO2 di udara menjadi karbohidrat dan lignin selama proses respirasi, yang tersebar di dalam jaringan tumbuhan. Selama belum tersikluskan kembali ke atmosfer, CO2 yang terikat ini akan tersimpan dalam kolam karbon aktif (Sutaryo 2009). Karbon terikat tersebut berpotensi digunakan sebagai arang aktif atau sebagai bahan elektrode karbon. Salah satu aplikasi elektrode karbon ialah sebagai komponen dalam media penyimpan energi listrik berbasis-karbon yang dinamakan superkapasitor.
Superkapasitor merupakan media penyimpanan energi listrik yang mempunyai kapasitans tinggi, waktu hidup lama, dan kinerja penghantaran listrik yang baik (Tamei et al. 2005), sehingga bermanfaat sebagai media elektronik, baterai, dan pengganti kapasitor konvensional. Komponen elektrode dalam superkapasitor biasanya terbuat dari logam oksida, polimer, ataupun bahan berpori seperti karbon aktif (Ismanto et al. 2010). Bahan berpori seperti karbon aktif lazim digunakan karena memiliki pori-pori dengan luas permukaan yang besar, konduktivitas yang baik dan stabil, harga produksi yang murah, serta tersedia secara komersial. Permukaan pori karbon aktif juga dapat dimodifikasi secara elektrokimia sehingga dapat mengubah nilai kapasitans (Zhang dan Zhao 2009 dalam Elmouwahidi et al. 2012). Oleh sebab itu, penelitian ini bertujuan mengonversi biomassa tanaman pisang menjadi arang aktif yang selanjutnya dimodifikasi sebagai bahan pembuatan elektrode superkapasitor.
METODE
Alat dan Bahan
2
Analisis Proksimat
Sampel biomassa tanaman pisang (batang, daun, pelepah, dan kulit) terlebih dahulu dianalisis proksimat yang meliputi penentuan kadar air, zat terbang, dan abu untuk menentukan karbon terikat yang dimiliki biomassa tersebut.
Penentuan Kadar Air (SNI 06-3730-1995)
Sampel ditimbang sebanyak 1 g dan dimasukkan dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya. Selanjutnya, sampel tersebut dipanaskan pada suhu 105 oC selama 3 jam, disimpan dalam desikator, dan ditimbang sampai bobot konstan.
Keterangan: a = bobot sampel awal (g)
b = bobot sampel setelah dipanaskan (g)
Penentuan Kadar Zat Terbang (SNI 06-3730-1995)
Sampel ditimbang sebanyak 1 g dan dimasukkan dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya. Cawan ditutup rapat dan dikencangkan dengan kawat kemudian dipanaskan dalam tanur selama 10 menit pada suhu 950 oC. Sampel dibiarkan mendingin pada suhu ruang lalu dimasukkan dalam desikator dan ditimbang bobotnya.
Keterangan: a = bobot sampel awal (g)
b = bobot sampel setelah dipanaskan (g)
Penentuan Kadar Abu (SNI 06-3730-1995)
Sampel ditimbang sebanyak 1 g dan dimasukkan dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya. Cawan berisi contoh lalu dipanaskan dalam tanur selama 6 jam pada suhu 750 oC. Setelah agak mendingan, cawan tersebut lalu dimasukkan dalam desikator dan ditimbang bobotnya.
Keterangan: a = bobot sampel sebelum pemijaran (g)
b = bobot sampel setelah pemijaran (g)
Penentuan Kadar Karbon Terikat (SNI 06-3730-1995)
Kadar karbon terikat diperoleh dari 100% dikurangi jumlah total kadar abu dengan kadar zat terbang.
3
Preparasi Arang
Sampel biomassa yang memiliki persen karbon terikat paling besar dicuci menggunakan air hingga bersih, kemudian dibilas dengan air distilasi dan dikeringkan. Setelah kering, sebanyak 658 g kulit pisang diarangkan dengan menggunakan tabung pirolisis pada suhu 400 oC.
Preparasi Arang Aktif (modifikasi Ismanto et al. 2010)
Sampel yang telah diarangkan dicampurkan pelet KOH dengan nisbah 5:2 (arang:KOH (b/b)), kemudian dikeringkan dengan sinar matahari. Setelah kering, campuran sampel dengan KOH dimasukkan ke dalam tanur tubular untuk diaktivasi pada suhu 700 oC dengan penambahan uap air selama 20 menit. Arang aktif yang dihasilkan dikeringudarakan, lalu berturut-turut dicuci dengan HCl 1 M, air distilasi panas, dan air distilasi dingin hingga mencapai pH 6.5. Setelah itu, arang aktif dikeringkan pada suhu 110 oC selama 24 jam.
Modifikasi Permukaan (modifikasi Ismanto et al. 2010)
Permukaan arang aktif dari biomassa pisang dimodifikasi dengan mencampurkan 2.65 mL HNO3 40% dengan 0.5 g arang aktif kemudian direfluks selama 1.5 jam pada suhu 70 oC. Pasta yang dihasilkan dicuci dengan air distilasi hingga pH 6.5, lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 55 oC selama 24 jam.
Pembuatan Elektrode Karbon (modifikasi Elmouwahidi et al. 2012)
Arang aktif dan arang aktif termodifikasi masing-masing dicampurkan dengan polivinilidena fluorida (PVDF) dengan nisbah 1:1 (b/b) dan N -metill-2-pirolidon (NMP) sebagai pelarut. Pasta, yang terbentuk dicetak di atas baja nirkarat lalu dikeringkan pada suhu 55 oC selama 24 jam. Hasil cetakan kemudian dilapisi dengan membran politetrafluoroetilena (PTFE). Elektrode siap dirangkai dan diuji kestabilan dan kapasitansnya.
Pencirian Sampel
Karakteristik sampel arang, arang aktif, dan arang aktif termodifikasi dari kulit pisang ditentukan dengan menganalisis struktur pori dengan menggunakan SEM, gugus fungsi menggunakan spektrofotometer FTIR, serta kestabilan dan kapasitansnya menggunakan voltametri siklik.
Analisis Gugus Fungsi
selama 24 jam, kemudian dibuat pelet, diletakkan dalam microcup, dan dipadatkan. Sampel dipayar dengan spektrofotometer FTIR Shimadzu IRPrestige-21 pada bilangan gelombang 400–4000 cm-1.
Analisis Morfologi
Sampel ditempelkan pada kompartemen sampel instrumen SEM Zeiss EVo 50, kemudian dianalisis morfologi permukaan (ukuran porinya) dengan menggunakan tegangan 10 kV dan perbesaran 1000 kali.
Pengukuran Kapasitans
Stabilitas serta reversibilitas elektrode superkapasitor diuji dengan voltametri siklik (voltametri EDAQ 410). Pengukuran tersebut menggunakan 1 sel yang terdiri atas 3 elektrode, yakni elektrode kerja, elektrode pembanding, dan elektrode pendukung di dalam larutan elektrolit. Elektrode kerja yang digunakan adalah elektrode karbon yang telah dibuat, sedangkan elektrode pendukung dan pembanding adalah elektrode AgCl/Ag dan Pt di dalam larutan elektrolit H2SO4 0.5 M. Pengukuran dilakukan dengan beda potensial 0−1.0 V pada laju pemayaran 20 mV/s. Nilai kapasitans dihitung dengan rumus
dengan C adalah kapasitans (F/g), I adalah arus rerata pelucutan (A), ∆t menunjukkan selang waktu (s), m adalah massa bahan aktif material elektrode (g), dan ∆V adalah laju pemayaran (v/s).
Penelitian dilaksanakan pada bulan September 2012 sampai Februari 2014 di Balai Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan; Laboratorium Kimia Organik dan Laboratorium Bersama, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor; serta Laboratorium Terpadu, Institut Pertanian Bogor.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Arang Aktif Kulit Pisang
5
Arang merupakan salah satu hasil dari proses pirolisis pada suhu 100−510 o
C dengan menggunakan gas nitrogen yang berfungsi menghilangkan oksigen. Pada suhu tersebut, senyawa yang bersifat atsiriakan membentuk gas seperti uap air, CO2, CO, CH4, dan tar mudah menguap, sedangkan senyawa anorganik akan menjadi abu. Dengan demikian komponen yang tersisa dalam arang merupakan abu serta karbon, hidrogen, oksigen, dan sulfur yang tidak terbawa dalam bentuk gas. Proses pirolisis dalam penelitian ini tidak menggunakan N2, tetapi mengondisikan tanur tubular dengan sedikit oksigen. Pada suhu yang sangat tinggi dikhawatirkan hanya diperoleh abu, tanpa arang kulit pisang. Oleh sebab itu, suhu yang digunakan dalam penelitian ini adalah 400 oC.
Arang aktif dapat diperoleh dari pengaktifan arang secara fisis maupun kimia. Pengaktifan secara kimia dilakukan dengan mengimpregnasikan arang dengan bahan pengaktif seperti KOH, NaOH, H3PO4, ZnCl, dan H2SO4, kemudian dikarbonisasi pada suhu 450−900 oC. Pengaktifan secara fisis dilakukan dengan penambahan CO2, N2, O2, atau uap air setelah pemanasan. Pengaktifan secara fisis akan menggeser lempeng heksagonal yang semula tingkat keteraturannya tinggi (kristalin) menjadi tidak beraturan (amorf). Akibatnya, permukaan kristalit atau celah menjadi terbuka sehingga gas-gas pengaktif yang lembam dapat mendorong keluar residu-residu hidrokarbon yang menempel pada permukaan arang. Di sisi lain, pengaktifan secara kimia dapat meningkatkan jumlah distribusi pori karena bahan pengaktif akan memecah hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul yang ada di permukaan arang (Fauziah 2009). Selain itu, pengaktifan secara kimia dapat menambah gugus oksigen dalam arang aktif yang berdampak meningkatkan nilai kapasitans dalam larutan berair maupun larutan dalam pelarut organik yang bersifat elektrolit. Dengan demikian, perpaduan pengaktifan secara fisis dan kimia dapat meningkatkan nilai kapasitans elektrode dan jumlah pori dalam arang aktif.
Aktivasi secara kimia dalam penelitian ini dilakukan dengan impregnasi dalam KOH (5:2 (b/b)) yang bertujuan membentuk gugus beroksigen serta membuka pori secara maksimal. Penambahan bahan pengaktif dalam jumlah yang berlebih akan menghasilkan jumlah pori yang banyak. Sementara itu, aktivasi secara fisis dalam penelitian ini dilakukan dengan pemanasan pada suhu 700 oC disertai penambahan uap air selama 20 menit. Sebanyak 145 g arang kulit pisang setelah diaktivasi secara kimia dan fisis menyusut massanya menjadi 58 g arang aktif kulit pisang. Penyusutan ini disebabkan selulosa dan lignin terurai menjadi atom karbon, kemudian bereaksi secara radikal dengan uap air menghasilkan CO, CO2, dan H2. Proses pengaktifan kimia pada arang akan menghasilkan residu berupa senyawa oksida, sisa KOH, dan kotoran yang dapat mengganggu analisis karakteristik dari arang aktif yang diperoleh. Residu tersebut dapat dihilangkan dengan menetralkan arang aktif dengan HCl 1 M dan air distilasi. Arang aktif netral diperoleh sebanyak 33 g dengan rendemen 23% (Lampiran 2).
Arang Aktif Kulit Pisang Termodifikasi
6
menyerang tepi dari arang aktif juga menyebabkan pori-pori yang ada di sana meluruh dan membentuk gugus beroksigen (Tchoul et al. 2007). Penyusutan massa sebagai akibat dari terbentuknya gugus beroksigen yang baru dipengaruhi oleh konsentrasi HNO3 yang digunakan, suhu untuk mengoksidasi, dan waktu oksidasi (Houshmand dan Daud 2010; Wepasnick et al. 2011).
Ciri-ciri Arang Aktif dan Arang Aktif Termodifikasi Kulit Pisang
Struktur Morfologi Permukaan
Analisis menggunakan instrumen SEM dengan beda potensial 10 kV pada perbesaran 1000 kali, menunjukkan jumlah pori yang cukup banyak pada arang aktif kulit pisang, berupa mikropori dan mesopori yang cukup seragam (Gambar 1). Hal ini merupakan efek dari pengaktifan secara kimia (diimpregnasi dengan KOH dengan pemanasan pada 700 oC) dan secara fisis (ditambahkan uap air). Impregnasi dengan KOH akan membentuk ruang antarkarbon sebagai akibat dari berkurangnya kadar tar dalam bahan. Pemanasan pada 700 oC akan menyebabkan reaksi KOH dengan karbon menghasilkan K2CO3:
6KOH + 2C → 2K + 3H2 + 2K2CO3
(Ismanto et al. 2010) K2CO3 yang dihasilkan akan terinterkalasi pada matriks karbon selama aktivasi dan akan membuka serta membentuk pori yang baru, sehingga menambah jumlah pori dalam arang aktif. Penambahan uap air pada saat proses pengaktifan menyebabkan pelat heksagonal yang semula tingkat keteraturannya tinggi (kristalin) bergeser sehingga menjadi tidak beraturan (amorf). Akibatnya, permukaan kristalit atau celah menjadi terbuka dan gas-gas pengaktif yang lembam dapat mendorong residu-residu hidrokarbon yang menempel pada permukaan arang. Hal ini akan memperbanyak ukuran mesopori dan mikropori yang terbentuk serta mengurangi ukuran makropori.
Gambar 1 Foto SEMarang aktif kulit pisang (perbesaran 1000 kali)
Jumlah pori pada arang aktif kulit pisang termodifikasi lebih sedikit, dengan ukuran mikropori yang teramati relatif berkurang (Gambar 2). Berkurangnya jumlah pori ini sebagai akibat dari interaksi bahan pengoksidasi (HNO3) dengan permukaan arang membentuk gugus fungsi di permukaan karbon (Ismanto et al.
7
Gambar 2 Foto SEM arang aktif kulit pisang termodifikasi (perbesaran 1000 kali) Gugus Fungsi
Spektrum FTIR sampel arang aktif kulit pisang menunjukkan beberapa serapan khas, yakni pada bilangan gelombang 2947 dan 2885 cm-1 dari ulur C‒H alifatik, 1573 cm-1 dari ulur C=C aromatik, 1238 dan 1099 cm-1 dari ulur C‒O eter, serta 478 dan 451 cm-1 yang merupakan vibrasi tekuk Si‒O (Gambar 3) (Pavia et al. 2009).
Gambar 3 Spektrum FTIR arang aktif kulit pisang
Sampel arang aktif kulit pisang termodifikasi menunjukkan spektrum FTIR yang hampir sama, tetapi terdapat penambahan pita baru pada bilangan gelombang 1739 cm-1 dari ulur C=O karbonil (Gambar 4) (Pavia et al. 2009). Penambahan pita baru tersebut diakibatkan oleh pengaruh HNO3 yang mengoksidasi gugus karbon menjadi gugus beroksigen. Menurut Shen et al.
8
Gambar 4 Spektrum FTIR arang aktif kulit pisang termodifikasi
Kapasitans
9
(a)
(b)
Gambar 5 Voltamogram arang aktif kulit pisang tanpa (a) dan dengan modifikasi (b) dengan laju pemayaran 20 mV/s pada selang beda potensial 0‒1 V Area voltamogram dapat mengindikasikan besarnya nilai kapasitans. Kapasitans arang aktif diperoleh sebesar 341 F/g, sedangkan kapasitans arang aktif termodifikasi sebesar 270 F/g. Hasil ini berbeda dengan hasil yang diperoleh Ismanto et al. (2010), yang menggunakan kulit singkong sebagai bahan baku elektrode dan modifikasi arang aktif dengan HNO3 65%. Pada penelitian tersebut, nilai kapasitans arang aktif termodifikasi lebih besar daripada arang aktifnya, yakni sebesar 264 dan 153 F/g.
disebabkan elektrode arang aktif dan arang aktif termodifikasi memiliki sifat elektrokimia lapis ganda dalam menyimpan muatannya. Penyimpanan muatan tersebut dipengaruhi oleh luas permukaan spesifik, rendahnya hambatan internal, serta densitas yang tinggi dari material (bahan aktif dan konduktor) (Lee et al.
2012).
Densitas besar yang dimiliki oleh PVDF menyebabkan semakin banyaknya bahan konduktor yang digunakan, aliran muatan yang terdapat dalam larutan elektrolit akan semakin mudah masuk ke dalam permukaan spesifik pada lapisan ganda arang aktif. Densitas besar yang juga dimiliki oleh arang aktif membuat permukaan spesifik tersebut berjumlah banyak sehingga muatan yang dapat tersimpan semakin banyak dan meningkatkan nilai kapasitans elektrokimia lapis ganda dari elektrode arang aktif. Jumlah PVDF justru memberikan dampak negatif pada nilai kapasitans dari elektrode arang aktif termodifikasi. Hal ini disebabkan PVDF dapat berinteraksi secara dipol-dipol dengan gugus beroksigen pada permukaan arang sehingga sebagian pori akan terhalangi dan menurunkan aksesibilitas difusi ion ke dalam bahan aktif elektrode. Selain itu, bertambahnya gugus beroksigen dapat menutupi sebagian mikropori akibat interaksi dengan molekul H2O dari larutan elektrolit sehingga difusi ion H+ terhalang (Elmouwahidi
et al. 2012). Kedua hal ini akan berdampak pada penurunan nilai kapasitans yang diperoleh.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Biomassa tanaman pisang dapat dijadikan sebagai elektrode superkapasitor dengan nilai kapasitans sebesar 341 F/g (kondisi arang aktif) dan 270 F/g (kondisi arang aktif termodifikasi HNO3). Penambahan HNO3 justru menurunkan dan bukan meningkatkan nilai kapasitans elektrode. Hal ini mungkin disebabkan oleh pengaruh komposisi PVDF dengan bahan aktif material yang digunakan dalam pembuatan elektrode tersebut.
Saran
DAFTAR PUSTAKA
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 1995. Arang Aktif Teknis. Jakarta (ID): BSN.
Elmouwahidi A, Benabithe ZZ, Marin CF, Castila MC. 2012. Activated carbon from KOH-activation of argan (Argania spinosa) seed shells as supercapacitor electrodes. Biores Technol. 111:185-190.
Fauziah N. 2009. Pembuatan arang aktif secara langsung dari kulit Acacia mangium wild dengan aktivasi fisika dan aplikasinya sebagai adsorben. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Houshmand AH, Daud WMAW. 2010. Study of changes in a palm-shell-based activated carbon characteristics by nitric acid. J Appl Sci. 10(12):1116-1121. Ismanto AE, Wang S, Soetaredjo FE, Ismadji S. 2010. Preparation of capacitor’s
electrode from cassava peel waste. Biores Technol. 101:3534-3540.
Lee BJ, Kim TG, Kim JA, Kim BK, penemu; Amogreentech. 2012 Apr 26. Electrode of high density super capacitor and method for manufacturing SAME. Paten Korea KOR.20120099244.
Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS, Vyvyan JR. 2009. Introduction to Spectroscopy.Ed ke-4. Belmont (GB): Brooks/Cole, Cengage Learning. Rohman M, Subagio A. 2013. Studi karakteristik kelistrikan komposit carbon
nanotube-polyvynilidene flouride (CNT-PVDF). Youngster Physics. 1:35-40.
Shen W, Li Z, Liu Y. 2008. Surface chemical functional groups modification of porous carbon. Recents Patents on Chem Eng. 1:27-40.
Sutaryo D. 2009. Penghitungan Biomassa. Sebuah Pengantar untuk Studi Karbon dan Perdagangan Karbon. Bogor: Wetlands International Indonesia Programme.
Tamei H, Kunihiro M, Morita M, Yasuda H. 2005. Mesoporous activated carbon as electrode for electric double layer capacitor. Mat Sci. 40:3703-3707. Tchoul NM, Ford TW, Lolli G, Resasco ED, Arepalli S. 2007. Effect of mild
nitric acid oxidation on dispersability, size, and structure of single-walled carbon nanotubes. Chem Matter. 19:5765-5772.
12
Lampiran 1 Hasil analisis proksimat biomassa tanaman pisang
13
Lampiran 2 Hasil rendemen kulit pisang
Sampel Bobot
Awal (g)
Bobot
Akhir (g) Rendemen (%)
Arang Pirolisis 658 260 39.51
Arang Aktif 145 33.06 22.80
Arang Aktif Termodifikasi 0.5 0.41 82.00 Contoh perhitungan:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Depok, Jawa Barat pada tanggal 12 November 1989 dari Ayah K. Purba dan Ibu B. Tarihoran. Penulis merupakan putra kedua dari 4 bersaudara. Pendidikan Sekolah Menengah Penulis diselesaikan di SMA Kasih, Depok pada tahun 2005, kemudian melanjutkan pendidikan ke Institut Pertanian Bogor pada tahun 2008 melalui Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Mayor yang dipilih Penulis adalah Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor .
