Perpustakaan Digital ITB

Pemerintah Indonesia berkomitmen dalam penggunaan sumber energi baru terbarukan dan penerapan teknologi rendah karbon (dekarbonisasi) pada sektor energi, sehingga dapat mengurangi gas emisi rumah kaca (GRK) atau net-zero emission. Target kebijakan energi nasional (KEN) pada tahun 2050 dan rencana umum energi nasional dengan bauran energi baru terbarukan (EBT) di tahun 2050 sebesar 31%. Meningkatnya potensi energi dari sumber EBT inilah, memberikan peningkatan terhadap teknologi penyimpanan energi listrik berupa perangkat penyimpanan energi elektrokimia yaitu superkapasitor. Superkapasitor merupakan salah satu perangkat penyimpanan energi yang berpotensi di masa depan dengan memiliki keunggulan kerapatan daya yang tinggi, kapasitansi yang tinggi, siklus pengisian dan pengosongan yang lebih tinggi, dan masa pakai yang lama. Komponen penyusun superkapasitor adalah elektroda, elektrolit, current collector, dan separator. Pemilihan elektroda memegang peranan penting dalam penyimpanan muatan elektron dan mempengaruhi nilai kapasitansi. Sementara elektrolit memainkan peran penting dalam kinerja superkapasitor. Elektroda yang digunakan pada penelitian ini adalah karbon aktif yang disintesis dari tandan kosong kelapa sawit dengan pre-treatment deashing, dilanjutkan proses karbonisasi hidrotermal menggunakan CaCl2 sebagai activating agent pada temperatur 275°C, dan dilanjutkan dengan proses aktivasi dengan gas CO2 selama 2 jam pada temperatur 800°C. Pada penelitian ini berfokus pada penggunaan elektrolit dari Gel Polymer Electrolyte (GPE) untuk aplikasi sel superkapasitor dengan elektroda karbon aktif dari biomassa yaitu tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang dapat mengatasi beberapa kekurangan dari superkapasitor, seperti kapasitas penyimpanan terbatas, energy density yang rendah, dan environmental sustainability seperti mengurangi risiko tumpahan atau kebocoran elektrolit yang dapat merusak lingkungan, sehingga dapat meningkatkan kinerja sel superkapasitor.. Komponen GPE yang digunakan terdiri dari 1 gram polyvinyl alcohol (PVA) sebagai host polimer, 1 gram kalium hidroksida (KOH) sebagai elektrolit danvariasi redox active yang digunakan adalah Kalium Iodida (KI), 1,4- phenylenediamine (PPD), dan sodium molibdat dihidrat (Na2MoO4.2H2O) dengan variasi berat 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; dan 1,0 gram. GPE disintesis dengan mencampurkan host polymer, elektrolit, dan redox active selama 2-4 jam pada temperatur 90°C, dilanjutkan dengan pengeringan pada suhu ruang semalaman. Elektrolit dan elektroda yang digunakan ini akan mempengaruhi kinerja sel superkapasitor. Berdasarkan hasil penelitian, penambahan redox active pada GPE dapat meningkatkan kinerja sel superkapasitor. Hal ini ditandai dengan terdapatnya porositas terkontrol pada GPE, penambahan beberapa gugus fungsi pada GPE, menghasilkan struktur amorf pada GPE, menurunkan kristalinitas GPE sehingga memberikan ketahanan mekanis yang meningkat. Selain itu dengan adanya penambahan redox active, meningkatkan nilai konduktivitas ionik dari GPE dan memiliki titik puncak optimum dari masing-masing variasi GPE, yaitu pada penambahan 0,6 gram KI (PK-Y6) sebesar 11,85 mS/cm, penambahan 0,8 gram Na2MoO4.2H2O (PK-Na8) sebesar 17,03 mS/cm, dan penambahan 0,4 gram PPD sebesar 50,22 mS/cm. Sedangkan GPE tanpa penambahan redox active (PK-0) menghasilkan nilai konduktivitas ionik sebesar 8,51 mS/cm. Perakitan sel superkapasitor menggunakan GPE PK-0, PK-Y6, PK-Na8, dan PKP4 dengan elektroda karbon aktif dari TKKS menghasilkan peningkatan kinerja sel superkapasitor. Hal ini ditandai dari meningkatnya nilai kapasitansi sel superkapasitor, yakni untuk AC-PK6 sebesar 24,95 F/g, AC-PKNa8 sebesar 11,12 F/g, dan AC-PK-P4 sebesar 12,81 F/g. Sementara, untuk AC-PK-0 sebesar 5,78 F/g. Variasi berat dan jenis redox active yang dipilih sebagai kandidat terbaik adalah AC-PK-Y6 yang dapat meningkatkan nilai kapasitansi hampir 5 kali lipat. Nilai energy density dari 0,65 Wh/kg menjadi 2,80 Wh/kg. Nilai power densit meningkat dari 2,60 kW/kg menjadi 11,21 kW/kg.