Perpustakaan Digital ITB

Meningkatnya penggunaan energi baru terbarukan, terutama panel surya dan mobil listrik, mendorong perkembangan teknologi sistem penyimpanan energi, salah satunya ialah superkapasitor. Pada material superkapasitor, grafit memegang peran vital, namun sekitar 80% cadangan dan produksi globalnya terkonsentrasi di China, sehingga grafit dikategorikan sebagai material kritis. Hal ini mendorong eksplorasi material alternatif grafit sebagai bahan baku superkapasitor. Batubara berpotensi untuk dikonversi sebagai bahan baku karena struktur dan komposisinya. Namun, terdapat beberapa tantangan dalam prosesnya seperti tingginya kadar abu, penggunaan reagen berbahaya, dan lamanya waktu reduksi. Oleh karenanya, untuk mendukung transisi energi dan juga hilirisasi batubara Indonesia, penelitian ini berfokus pada proses sintesis grafena oksida tereduksi dari batubara Indonesia yang lebih cepat dan ramah lingkungan. Grafena oksida disintesis dari batubara subbituminus B. Percobaan dimulai dengan pengayakan batubara untuk mendapatkan partikel -200 mesh (RC). Kemudian RC dilakukan pretreatment dengan pelindian bertahap menggunakan 1 M HF dan 0,5 M HNO3, dilanjutkan dengan karbonisasi pada suhu 900 °C selama 2 jam (PTR). Sampel PTR digunakan untuk sintesis grafena oksida (GO) melalui metode Hummers modifikasi menggunakan H2SO4 terkonsentrasi dan KMnO4 selama 8,5 jam. Lalu GO direduksi menggunakan asam L-askorbat pada pH 7 (RGO7) dan pH 9 (RGO9) di dalam microwave selama 5 menit. RGO7 dan RGO9 lalu dilakukan thermal annealing pada 300 °C untuk menghasilkan sampel RGO7A dan RGO9A. Sampel RC, PTR, GO, RGO, dan RGOA dikarakterisasi menggunakan fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS). Sampel GO, RGO, dan RGOA juga diuji performa elektrokimianya dengan cyclic voltammetry (CV) dan galvanostatic charge-discharge (GCD). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelindian bertahap efektif menurunkan kandungan abu (3,21% menjadi 0,55% wt%, db), sedangkan karbonisasi meningkatkan kandungan fixed carbon (47,42% menjadi 95,91% wt%, db). Hasil uji performa elektrokimia GO menunjukkan nilai kapasitansi 106,28 F/g pada densitas arus 0,5 A/g, dengan interlayer spacing d002 = 3,74 nm, serta terjadi peningkatan gugus karbonil yang menandakan proses sintesis telah berlangsung dengan baik. Proses reduksi pada pH basa mampu meningkatkan nilai kapasitansi RGO dari 173,13 (RGO7) ke 200,63 F/g (RGO9) pada densitas arus 0,5 A/g. Namun proses thermal annealing belum berhasil meningkatkan nilai kapasitansi yaitu 121,88 (RGO7A) dan 81,88 F/g (RGO9A) pada densitas arus 0,5 A/g. Hasil FTIR menunjukkan pembentukan gugus fungsi karbon aromatik pada GO yang tetap dipertahankan setelah adanya proses reduksi.