Perpustakaan Digital ITB

Peran energi baru terbarukan (EBT) semakin vital untuk mengurangi emisi global, namun sebagian besar ketersediaan supply-nya dipengaruhi oleh waktu dan cuaca. Oleh karenanya, media penyimpanan energi, seperti superkapasitor, perlu digunakan untuk memastikan EBT dapat men-supply secara kontinu ke dalam sistem kelistrikan nasional. Salah satu komponen superkapasitor adalah grafena, yang merupakan material karbon dengan sifat elektrik dan mekanik yang unggul. Namun, grafit yang merupakan material prekursor grafena, tidak banyak tersedia di Indonesia sehingga diperlukan sumber material alternatif untuk memproduksi grafena lokal. Di sisi lain, Indonesia memiliki cadangan batubara yang cukup besar. Batubara berpotensi menjadi prekursor alternatif grafena via grafena oksida tereduksi (reduced graphene oxide, RGO) karena kandungan karbonnya yang tinggi. Oleh karenanya, penelitian ini berfokus untuk mempelajari karakteristik RGO yang dihasilkan dari dua jenis batubara yang berbeda peringkatnya. Percobaan dilakukan menggunakan batubara sub-bituminus (RCS) dan lignit (RCL) yang dihaluskan hingga berukuran -200 mesh. Lalu, batubara dilindi bertahap dengan 1 M HF dan 0,5 M HNO3, kemudian dilanjutkan karbonisasi pada temperatur 800°C dengan laju pemanasan 5°C/menit dan waktu penahanan selama 2 jam, untuk menghasilkan carbonized clean coal (CCL, CCS). Sampel CCL dan CCS lalu disintesis menjadi grafena oksida (GO) menggunakan metode Hummers yang dimodifikasi (GOL, GOS). Lalu GO direduksi untuk memperoleh RGO menggunakan asam askorbat dengan pemanasan cepat menggunakan microwave selama 3 menit pada 1.000 Watt dengan variasi pH 7, 9 dan 11 (rGOL 7, rGOL 9 rGOL 11, rGOS 7, rGOS 9, rGOS 11). Lalu, sampel GO dan RGO difabrikasi menjadi elektroda dan dilakukan uji cyclic voltammetry (CV) dan galvanostatic charge discharge (GCD) dengan instrumen sistem tiga elektroda untuk mengetahui kapasitansi spesifik elektroda. Sedangkan sampel RCL, RCS, CCL, CCS, GO, RGO dikarakterisasi menggunakan fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscope - energy dispersive spectroscopy (SEMEDS) dan x-ray diffraction (XRD). Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pelindian dan karbonisasi secara efektif menurunkan kandungan abu pada RCS dan RCL. Sampel GOL mengalami oksidasi lebih tinggi dibandingkan GOS, dengan kandungan oksigen meningkat 5331%, menjadi 14,12 wt% dengan d(002) GOL sebesar 0,397 nm, dan kapasitansi spesifik sebesar 156 F/g pada densitas arus 0,5 A/g. Sedangkan, GOS memiliki kandungan oksigen 9,3 wt% atau hanya meningkat 621%, dengan d(002) sebesar 0,394 nm dan kapasitansi spesifik 136,73 F/g pada densitas arus 0,5 A/g. Proses reduksi terbaik ditunjukkan oleh rGOS9 dan rGOL 9 dengan kapasitansi spesifik sebesar 207,98 F/g dan 204,58 F/g pada densitas arus 0,5 A/g.