Perpustakaan Digital ITB

Superkapasitor adalah perangkat penyimpanan energi yang memiliki kepadatan energi dan daya yang tinggi. Superkapasitor menyimpan energi melalui mekanisme lapisan ganda elektrostatik dan reaksi pseudokapasitansi, memungkinkan penyimpanan dan pelepasan energi secara cepat tanpa kehilangan efisiensi meskipun digunakan dalam banyak siklus. Material elektroda, seperti nikel, memiliki peran penting dalam kinerja elektrokimia perangkat penyimpanan energi ini. Metal-Organic Framework berbasis Nikel (Ni-MOF) mendapatkan perhatian karena kapasitas teoritisnya yang tinggi, ketersediaannya, kemudahan sintesis, dan stabilitas kimianya. Namun, meskipun memiliki keunggulan tersebut, tantangan seperti kemampuan laju yang kurang memadai dan sifat siklus yang terbatas masih menjadi hambatan untuk aplikasi yang lebih luas. Oleh karena itu, untuk mendapatkan material elektroda yang optimum berbasis Ni-MOF diperlukan penambahan capping agent seperti Multi-walled Carbon Nanotube (MWCNT) yang memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi, konduktivitas listrik yang baik, struktur berongga yang unik, dan sifat kimia yang stabil untuk meningkatkan konduktivitas listrik. Pada penelitian ini, material Ni-MOF(BDC) dengan variasi 1 ml dan 5 ml Aethylenglycol telah berhasil disintesis dengan metode solvotermal pada suhu 150°C selama 48 jam, lalu dikeringkan semalam pada suhu 60°C. Karakteristik material ditinjau dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, dan Brunauer-Emmett-Teller (BET) untuk mengkonfirmasi struktur dan morfologi material. Kinerja elektrokimia superkapasitor berbasis Ni-MOF diuji menggunakan Cyclic Voltammetry (CV), Galvanostatic Charge-Discharge (GCD), dan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) dengan menggunakan 2M KOH sebagai larutan elektrolitnya. Hasil pengujian karakterisasi menunjukkan bahwa material Ni-MOF(BDC) merupakan material nano yang berbentuk lembaran dengan ukuran kristal rata-rata 7.82 nm. Pengaruh penambahan Aethylenglycol yang berperan sebagai capping agent pada material Ni-MOF(BDC) yaitu untuk memodifikasi morfologi sehingga membuat material berbentuk lembaran menjadi lebih tipis atau turun 0.06 µm yang semula 0.13 µm menjadi 0.07 µm. Selain itu, material Ni-MOF(BDC) dengan penambahan 5 ml Aethylenglycol (9.5197 m2/g) memiliki luas permukaan yang lebih besar dibandingan material Ni-MOF(BDC) dengan penambahan 1 ml Aethylenglycol (9.3291 m2/g). Adapun hasil pengujian elektrokimia, material Ni-MOF(BDC) dengan penambahan 5 ml Aethylenglycol memiliki nilai spesifik kapasitansi yang lebih tinggi dibandingkan material Ni-MOF(BDC) dengan penambahan 1 ml Aethylenglycol, yaitu 281.65 F/g. Berdasarkan hasil sintesis, hasil pengujian karakterisasi, dan hasil pengujian elektrokimia pada dua material tersebut, material yang paling optimum yaitu material Ni-MOF(BDC) dengan penambahan 5 ml Aethylenglycol dilakukan penelitian lanjutan dengan memvariasikan penambahan capping agent MWCNT sebanyak 1%wt, 3%wt, dan 5%wt. Penambahan 1%wt MWCNT membuat ukuran kristal menjadi lebih kecil yaitu 6.68 nm dan membuat luas permukaan semakin besar yaitu 20.178 m2/g. Dengan metode Barrett-Joyner-Halenda (BJH) pada proses adsorpsi, puncak utama yang menunjukkan diameter pori dominan berada diatas 2 nm. Sehingga material Ni-MOF(BDC)/1%CNT termasuk material mesopori. Selain itu, penambahan 1%wt MWCNT juga berdampak pada peningkatan performansi elektrokimia diantaranya menghasilkan arus optimum reduksi sebesar 17.17 mA dan oksidasi sebesar 36.31 mA, peningkatan nilai spesifik kapasitansi menjadi 495.21 F/g, serta berdasarkan Nyquist Plot, material Ni-MOF(BDC) dengan penambahan capping agent MWCNT sebanyak 1%wt memiliki diameter setengah lingkaran yang paling kecil. Penurunan ini menunjukkan bahwa MWCNT secara efektif menurunkan resistansi transfer muatan. Akibatnya, hal ini memfasilitasi peningkatan laju transfer elektron dan pada akhirnya meningkatkan kinerja elektrokimia secara keseluruhan. Dengan penelitian tersebut, maka material Ni-MOF(BDC) dengan penambahan 5 ml Aethylenglycol dan 1%wt MWCNT merupakan material yang paling optimum apabila diaplikasikan sebagai elektroda superkapasitor. Kata kunci: penyimpanan energi, superkapasitor, nickel metal-organic framework, carbon nanotube, solvotermal. ?