BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil dan Analisis Sifat Kelistrikan Pada Bio Baterai
Hasil pengukuran tegangan yang telah dilakukan pada sampel bio baterai dengan variasi campuran natrium hidroksida (NaOH) dengan pelarutan NaOH yang ditambahkan akuades 30%, 50% dan 70% pada 100 ml larutan, dicampurkan dengan pengeringan limbah bubuk kopi 250℃, 350℃, dan 450℃. Terlihat pada Gambar 4.1 menunjukkan tegangan tinggi terletak pada sampel pengeringan 450℃
dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambahkan akuades 50% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai tegangan rata-rata 0.84314 V. Pengeringan 250℃ dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 70% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai tegangan rata-rata rendah sebesar 0.23462 V. Fenomena yang terjadi pada hasil tegangan rata-rata yang ditunjukkan pada Gambar 4.1, larutan NaOH yang ditambahkan akuades 30% memiliki pola menurun, larutan NaOH yang ditambahkan akuades 50% memiliki pola fluktuatif, larutan NaOH yang ditambahkan akuades 70% memiliki pola meningkat.
Gambar 4. 1 Grafik Tegangan Rata-rata Pada Bio Baterai
Terlihat pada Gambar 4.2 menunjukkan tegangan yang didapatkan dari pengukuran pada beban yang diaplikasikan pada sampel bio baterai yang telah tersusun dengan menggunakan rangkaian seri dan menggunakan beban berupa lampu LED, variasi yang memiliki nilai tegangan tinggi terletak pada rangkaian sampel pengeringan limbah bubuk kopi 250℃, 350℃, dan 450℃ dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 50% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai tegangan rata-rata 2.4451 V. Variasi yang memiliki nilai tegangan rendah terletak pada rangkaian sampel pengeringan limbah bubuk kopi 250℃, 350℃, dan 450℃ dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 70% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai tegangan rata-rata 0.84231 V.
41 Gambar 4. 2 Grafik Tegangan Rata-rata Pada Rangkaian LED
Hasil pengukuran arus yang telah dilakukan pada sampel bio baterai dengan variasi campuran NaOH dengan pelarutan akuades 30%, 50% dan 70% pada 100 ml kapasitas larutan yang digabungkan dengan pengeringan limbah bubuk kopi dengan nilai 250℃, 350℃, dan 450℃. Terlihat pada Gambar 4.3 menunjukkan arus rata-rata yang dihasilkan dari sampel uji, variasi yang memiliki nilai arus tinggi terletak pada sampel pengeringan limbah bubuk kopi 450℃ yang dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 50% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai arus 7 mA. Arus rendah terletak pada sampel pengeringan limbah bubuk kopi 250℃ yang dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 70% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai arus sebesar 0.85096 mA.
Gambar 4. 3 Grafik Arus Rata-rata Pada Bio Baterai
Terlihat pada Gambar 4.4 menunjukkan arus yang didapatkan dari pengukuran pada beban yang diaplikasikan pada sampel bio baterai yang telah tersusun dengan menggunakan rangkaian seri berupa lampu LED, variasi yang memiliki nilai tegangan tertinggi terletak pada rangkaian sampel limbah bubuk kopi pengeringan 250℃, 350℃, dan 450℃ yang dicampurkan dengan larutan NaOH bernilai 50% pelarutan dan mendapatkan nilai arus 6.9902 mA. Variasi yang memiliki nilai arus terendah terletak pada rangkaian sampel limbah bubuk kopi pengeringan 250℃, 350℃, dan 450℃ yang dicampurkan dengan larutan NaOH pelarutan 70% dan mendapatkan nilai arus rata-rata 1.30769 mA. Rangkaian seri digunakan untuk meningkatkan kapasitas yang dihasilkan bio baterai. Fenomena yang terjadi pada hasil tegangan rata-rata yang ditunjukkan pada Gambar 4.3, larutan NaOH yang ditambahkan akuades 30% memiliki pola menurun, larutan NaOH yang ditambahkan akuades 50% memiliki pola fluktuatif, larutan NaOH yang ditambahkan akuades 70% memiliki pola fluktuatif.
43 Gambar 4. 4 Grafik Arus Rata-rata Bio Baterai Pada Rangkaian LED
Hasil pengukuran yang didapatkan berupa nilai tegangan dan nilai arus listrik dari elektrolit berbahan limbah bubuk kopi yang dicampur dengan larutan NaOH bersifat tidak stabil dikarenakan adanya solid electrolyte interphase (SEI) yang terjadi pada elektroda tembaga (Cu) dan seng (Zn) akibat dekomposisi elektrolit. Lapisan SEI mengurangi performa dari bio-baterai dengan cara menghambat jalannya elektron dan tidak menembus elektroda (Pinson and Bazant, 2013). Hasil yang didapatkan menunjukkan pada proses oksidasi memunculkan lapisan tipis yang menempel pada elektroda. Lapisan tersebut semakin lama menebal sehingga energi yang dihasilkan semakin kecil. Penelitian ini dilakukan pergantian elektroda dikarenakan elektroda yang digunakan habis, fenomena ini sebagai penyebab ketidakstabilan tegangan dan arus listrik yang dihasilkan pada pengukuran (Atina, 2015).
Gambar 4. 5 Solid Electrolyte Interphase Pada Elektroda
Performa yang dihasilkan dari setiap sampel uji tidak memiliki perbedaan signifikan. Terlihat pada Gambar 4.6 grafik performa yang dihasilkan sampel uji, pengujian dilakukan dengan melakukan penggabungan sampel menggunakan metode rangkaian kelistrikan dan memanfaatkan beban lampu LED untuk mengetahui ketahanan dari rangkaian sampel uji. Performa pada campuran limbah bubuk kopi dengan NaOH yang dilakukan pelarutan 30% memiliki performa sebesar 1272 jam, performa pada campuran limbah bubuk kopi dengan NaOH yang ditambah akuades 50% memiliki performa sebesar 1248 jam, sedangkan performa pada campuran limbah bubuk kopi dengan NaOH yang ditambah akuades 70%
memiliki performa sebesar 1272 jam.
45 Gambar 4. 6 Grafik Performa Bio Baterai
Performa bio baterai yang dapat pada Gambar 4.6, diketahui dari ketiga variasi pengeringan, temperatur 450℃ memiliki ketahanan yang baik. Sampel pada pelarutan 70% pada 100 ml kapasitas larutan memiliki ketahanan dalam menyalakan beban lampu LED selama 1272 jam. Penelitian ini akan ditinjau lebih dalam pengujian karakterisasi untuk sampel limbah bubuk kopi pengeringan 450℃
dengan pelarutan NaOH yang ditambah akuades 70% pada 100 ml kapasitas larutan.
Hasil pengukuran arus dan performa yang telah dilakukan pada sampel bio baterai dengan variasi campuran NaOH yang ditambah akuades 30%, 50% dan 70%
pada 100 ml kapasitas larutan yang digabungkan dengan pengeringan limbah bubuk kopi 250℃, 350℃, dan 450℃ yang diolah dengan menggunakan perhitungan yang telah di tuliskan pada 2.1 untuk mendapatkan nilai kapasitas dari sampel bio baterai.
Terlihat pada Gambar 4.7 menunjukkan kapasitas tertinggi terdapat pada variasi sampel bio baterai, variasi yang memiliki nilai kapasitas tertinggi yaitu terletak pada sampel limbah bubuk kopi yang telah dikeringkan pada pengeringan 450℃
dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 50% pada 100 ml
kapasitas larutan mendapatkan nilai kapasitas 8736 mAh. Pengeringan limbah bubuk kopi 250℃ yang dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 70% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai kapasitas terendah sebesar 1081.2 mAh.
Gambar 4. 7 Grafik Kapasitas Pada Bio Baterai
Terlihat pada Gambar 4.8 menunjukkan kapasitas yang didapatkan dari pengukuran arus dan performa pada beban yang diaplikasikan pada sampel bio baterai yang telah tersusun dengan menggunakan rangkaian seri dan beban yang digunakan berupa lampu LED, variasi yang memiliki nilai tegangan tertinggi yaitu terletak pada rangkaian sampel limbah bubuk kopi pengeringan 250℃, 350℃, dan 450℃ yang dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 50% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai kapasitas 8723.52 mAh. Variasi yang memiliki nilai arus terendah yaitu terletak pada rangkaian sampel pengeringan 250℃, 350℃, dan 450℃ yang dicampurkan dengan larutan NaOH yang ditambah akuades 70% pada 100 ml kapasitas larutan mendapatkan nilai kapasitas 1662.504 mAh.
47 Gambar 4. 8 Grafik Kapasitas Bio Baterai Pada Rangkaian LED
4.2 Hasil dan Analisis Pengujian Scanning Electron Microscope