PENGARUH ELEKTROLIT H3PO4 TERHADAP SIFAT LISTRIK PADA ELEKTRODA SUPERKAPASITOR DARI CAMPURAN ZEOLIT DAN RESIN DAMAR.

(1)

PENGARUH ELEKTROLIT H

3

PO

4

TERHADAP SIFAT LISTRIK PADA

ELEKTRODA SUPERKAPASITOR DARI CAMPURAN ZEOLIT DAN

RESIN DAMAR

Skripsi Sarjana Kimia

Oleh

MIFTAHUL KHAIRATI

BP : 1010412019

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

(2)

vi

INTISARI

Pengaruh Elektrolit H3PO4 terhadap Sifat Listrik pada Elektroda Superkapasitor

dari Campuran Zeolit dan Resin Damar

Oleh:

Miftahul Khairati (1010412019)

Dibimbing Oleh Olly Norita Tetra, M.Si dan Prof. Dr. Emriadi

Pengaruh elektrolit Asam Posfat (H3PO4) terhadap sifat listrik pada elektroda

superkapasitor dari campuran zeolit dan resin damar telah diteliti. Sintesis zeolit dari

bottom ash dilakukan melalui peleburan dengan menggunakan NaOH secara hidrotermal. Hasil karakterisasi dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) menunjukkan bahwa zeolit yang disintesis memiliki tipe Faujasite jenis Na-X. Penambahan Polivinil Alkohol (PVA) yang dilarutkan dengan elektrolit H3PO4 0,1-0,5

M dapat meningkatkan nilai konduktivitas dan nilai kapasitansi pada elektroda. Penambahan resin damar pada zeolit tidak mempengaruhi nilai kapasitansi dan konduktivitas yang dihasilkan. Nilai konduktivitas dan kapasitansi tertinggi terdapat pada komposisi zeolit 100 % dengan konsentrasi H3PO4 0,5 M yaitu masing –

masing sebesar 20,793 x 10-5_{S/cm pada tegangan 0,2 kV dan 5,8440 nF.}

(3)

vii

ABSTRACT

Effect of H3PO4 Electrolyte of the Electrical Properties on the Supercapacitor

Electrodes from the Mixture of Zeolite and Damar Resin

By:

Miftahul Khairati (1010412019)

Advised by Olly Norita Tetra, M.Si and Prof. Dr. Emriadi

Effect of electrolyte Phosporic Acid (H3PO4) on the electrical properties of the

supercapacitor electrodes from the mixture of zeolit and resin has been investigated. Synthesis of Zeolite from bottom ash through the fusion of NaOH using hydrothermal method has been done. Result of characterization using X-Ray Diffraction (XRD) showed that the zeolite synthesized has the type : Zeolite Faujasite Na-X. The addition of Polyvinyl Alcohol (PVA) dissolved in the electrolyte H3PO4

0.1-0.5 M can increase the value of conductivity and capacitance on the electrode. The addition of damar resin in zeolite does not affect the value of the capacitance and conductivity. The highest conductivity and capacitance value found in the composition of the zeolite 100% at a concentration of 0.5 M H3PO4 that is equal to

20.793 x 10-5 S / cm at a voltage of 0.2 kV and 5.8440 nF.

(4)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era globalisasi ini, dengan bertambahnya jumlah penduduk di dunia maka

penggunaan energi untuk mendukung aktivitas manusia juga bertambah. Tingkat

konsumsi energi di seluruh dunia saat ini diperkirakan akan meningkat sebesar 70%

antara tahun 2000 sampai 2030. Penggunaan energi dalam jumlah besar

menyebabkan semakin berkurangnya ketersediaan energi [1,2]_.

Selain keterbatasan energi, permasalahan mengenai penyimpan energi juga

menjadi fokus utama yang perlu dicarikan solusinya. Kebutuhan energi yang

semakin banyak mendorong hadirnya penyimpan energi berkapasitas besar. Salah

satu penyimpan energi yang telah banyak digunakan yaitu superkapasitor.

Superkapasitor merupakan terobosan baru di dunia piranti penyimpan energi yang

memiliki rapat daya yang besar, kapasitas penyimpanan muatan yang sangat besar,

proses pengisian-pengosongan muatan yang cepat dan tahan lama jika

dibandingkan dengan kapasitor biasa. Keunggulan tersebut menyebabkan

superkapasitor telah digunakan secara luas dalam berbagai bidang seperti bidang

teknologi digital, mesin listrik, peralatan militer dan luar angkasa. Penelitian tentang

superkapasitor ini juga telah banyak dilakukan [3-5]_.

Superkapasitor umumnya menggunakan bahan karbon sebagai elektroda.

Penyimpan energi dalam superkapasitor terjadi karena terbentuknya pasangan ion

dalam elektrolit dan elektron dalam bahan karbon pada permukaan antara elektrolit

dan elektroda karbon. Karbon aktif dalam satu dekade ini telah banyak digunakan

sebagai elektroda superkapasitor karena beberapa sifat keunggulannya, seperti luas

permukaan yang tinggi, ketersediaannya melimpah, sifat kimiawi stabil, dan relatif

murah [6,7]_.

Penelitian mengenai superkapasitor dengan menggunakan karbon sebagai

bahan elektroda telah diteliti. Elektroda untuk superkapasitor disusun oleh Poli Anilin

(PAni) pada permukaan aktif karbon berpori. Morfologi permukaan dan komposisi

kimia dari elektroda tersebut dikarakterisasi dengan menggunakan Scanning

(5)

2

yang dihasilkan kapasitor secara sistematis dipelajari dengan menggunakan

voltamogram siklik, impedansi AC, dan arus konstan charge discharge tes. Dari

penelitian, diperoleh hasil yaitu peningkatan terhadap nilai kapasitansi lebih dari 60%

yang mengidentifikasi kontribusi dari PAni pada kapasitansi secara keseluruhan [4]_.

Resin damar dan bottom ash jumlahnya cukup melimpah di alam. Bahan –

bahan tersebut bisa dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan elektroda pada

superkapasitor. Sintesis zeolit dari limbah bottom ash dengan metoda peleburan

menggunakan NaOH secara hidrotermal telah diteliti. Hasil X-Ray Diffraction (XRD)

menunjukkan bahwa zeolit yang disintesis memiliki tipe Faujasite jenis Na-X.

Penelitian tentang zeolit dari limbah bottom ash yang mana zeolit tersebut didoping

dengan damar yang telah disokletasi pada beberapa variasi komposisi juga telah

diteliti. Campuran tersebut dikompaksi menjadi tablet tipis dan diuji sifat listriknya

menggunakan multimeter dan LCR-Meter. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa

campuran 99.8% damar sokletasi dan 0.2% zeolit memiliki konduktivitas yang lebih

baik dibanding sampel lainnya [8,9]_.

Pada penelitian ini, dilakukan pembuatan elektroda superkapasitor yang

terbuat dari campuran resin damar dan zeolit dari bottom ash. Penambahan Polivinil

Alkohol (PVA) yang dilarutkan dengan elektrolit Asam Posfat (H3PO4) pada berbagai

variasi konsentrasi diamati pengaruhnya terhadap sifat elektroda dan karakteristik

superkapasitor yang dihasilkan. Pengaruh komposisi dari resin damar dan zeolit juga

diamati pada pengukuran sifat listrik elektroda tersebut.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, penelitian ini dilakukan untuk

menguji bagaimana pengaruh penambahan PVA yang dilarutkan dengan elektrolit

H3PO4 pada berbagai variasi konsentrasi pada elektroda superkapasitor serta

pengaruh komposisi resin dan zeolit terhadap sifat listrik yang dihasilkan pada

elektroda tersebut.

1.3 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penambahan PVA yang

dilarutkan dengan elektrolit H3PO4 pada berbagai variasi konsentrasi pada elektroda

superkapasitor. Di samping itu, pada penelitian ini juga diuji pengaruh komposisi

(6)

3

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan mampu memberikan informasi tentang potensi penggunaan

zeolit dan resin damar sebagai elektroda pada superkapasitor sehingga bisa