Perpustakaan Digital ITB

Perkembangan energi baru terbarukan (EBT) mendorong pengembangan teknologi penyimpanan energi seperti baterai, fuel cell, dan superkapasitor. Grafit merupakan salah satu bentuk karbon dengan struktur kristalin yang teratur dan banyak dikembangkan sebagai material elektroda superkapasitor. Superkapasitor berfungsi sebagai perangkat penyimpanan energi sehingga memerlukan material elektroda yang memiliki konduktivitas listrik tinggi, dimana grafit memenuhi karakteristik tersebut. Namun, peningkatan permintaan grafit belum diimbangi oleh ketersediaan dan produksi grafit alam yang masih terkonsentrasi di beberapa negara. Oleh karenanya, perlu dicari alternatif bahan baku karbon lainnya untuk menghasilkan grafit, seperti dari petroleum coke dan batubara. Indonesia merupakan produsen batubara terbesar ketiga di dunia yang berpotensi dikembangkan sebagai sumber karbon alternatif untuk pembuatan grafit. Namun, proses grafitisasi konvensional memerlukan temperatur dan konsumsi energi yang tinggi. Penelitian ini mengkaji metal-assisted microwave heating sebagai metode alternatif untuk menghasilkan nanografit pada temperatur yang lebih rendah, dengan mempelajari pengaruh pretreatment (demineralisasi dan karbonisasi) serta pengaruh daya dan waktu iradiasi gelombang mikro terhadap struktur, komposisi, dan performa elektrokimia batubara berbagai peringkat. Batubara lignit, sub-bituminus, dan bituminus digerus hingga berukuran -200 mesh. Ketiga sampel batubara dipre-treatment via pelindian bertahap dengan HF 1 M dan HNO3 0,5 M untuk menghilangkan mineral pengotor, dilanjutkan dengan karbonisasi batubara pada temperatur 700 °C selama 2 jam untuk menghilangkan kandungan volatile matter. Sampel hasil karbonisasi dideposisi pada katalis Cu foil berbentuk fork, kemudian ditempatkan pada reaktor kaca yang dialiri gas H2/N2 untuk selanjutnya dilakukan metal-assisted microwave heating (daya iradiasi 100; 300; 600; dan 1000 W, durasi iradiasi 5; 10; dan 15 menit). Sampel hasil microwave heating dievaluasi performa elektrokimia dengan metode galvanostatic charge discharge (GCD) dan cyclic voltammetry (CV) pada elektrolit KOH 3 M. Hasil penelitian menunjukkan pelindian bertahap efektif menurunkan abu batubara sebesar 91-98% dengan kadar abu hasil demineralisasi <0,15% (db). Karbonisasi berhasil menghilangkan volatile matter dan meningkatkan persentase fixed carbon hasil demineralisasi lignit, sub-bituminus, dan bituminus menjadi 89%, 83% dan 87% (db). Kombinasi iradiasi dengan daya 1000 W dan waktu 15 menit menghasilkan rasio ????????????????? sampel MS menjadi 1,21 dan derajat grafitisasi 47%, terbaik dibanding variasi lainnya. Microwave heating meningkatkan keteraturan struktur dengan penurunan d002 terbesar pada sampel ML menjadi 0,36 nm serta penurunan gugus (C-H) dan (-OH) dan peningkatan gugus (C=C). Microwave heating meningkatkan kapasitansi spesifik tertinggi ML 65 F/g (melalui uji GCD) dan 63 F/g (melalui uji CV) dengan nilai Rct = 1,43 ? dan Rs = 0,44 ?.