pengaruh luas permukaan spesifik dan konduktivitas …digilib.unila.ac.id/25190/11/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
-
PENGARUH LUAS PERMUKAAN SPESIFIK DAN KONDUKTIVITAS
LISTRIK TERHADAP KAPASITANSI SPESIFIK ELEKTRODE
SUPERKAPASITOR ZEOLIT BERBASIS SILIKA SEKAM PADI
AKIBAT VARIASI SUHU KALSINASI
(Skripsi)
Oleh
ROSALINA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
-
i
ABSTRAK
PENGARUH LUAS PERMUKAAN SPESIFIK DAN KONDUKTIVITAS
LISTRIK TERHADAP KAPASITANSI SPESIFIK ELEKTRODE
SUPERKAPASITOR ZEOLIT BERBASIS SILIKA SEKAM PADI
AKIBAT VARIASI SUHU KALSINASI
Oleh
ROSALINA
Penelitian ini mengkaji tentang potensi zeolit sebagai elektrode superkapsitor yang
bertujuan untuk mengetahui pengaruh luas permukaan spesifik dan konduktivitas listrik
terhadap kapasitansi spesifik zeolit. Zeolit disintesis dari campuran silika sekam padi dan
alumina menggunakan metode sol gel yang dikalsinasi pada suhu 150, 250, 350, 450,
550, dan 650oC. Hasil XRD menunjukkan telah terbentuk fasa alumina dan silika untuk
setiap suhu kalsinasi dan pada suhu kalsinasi 350oC telah terbentuk fasa gmelinite yang
menandakan telah terbentuk zeolit. Semakin tinggi suhu kalsinasi, maka ukuran kristal
zeolit semakin membesar dan akan mengecil akibat terbentuknya fasa baru. Kapasitansi
spesifik dipengaruhi oleh luas permukaan spesifik dan konduktivitas listrik. Dimana
semakin besar luas permukaan spesifik maka kapasitansi spesifiknya semakin meningkat.
Namun mengalami penurunan kapasitansi spesifik pada luas permukaan spesifik 150.01
m2/g karena terjadi saturasi kapasitansi. Pada konduktivitas listrik tinggi, terjadi
peningkatan kapasitansi spesifik seiring meningkatnya nilai konduktivitas listrik. Namun
terjadi penurunan kapasitansi spesifik pada konduktivitas listrik rendah. Kapasitansi
spesifik terbesar berada pada luas permukaan spesifik 150.01 m2/g dan nilai konduktivitas
1.15x10-3 S/cm, yaitu sebesar 8.13x10-3 F/g yang diperoleh dari zeolit dengan suhu
kalsinasi 650oC. Dengan nilai tersebut, zeolit dapat digunakan sebagai material elektrode
superkapasitor.
Kata kunci: kapasitansi spesifik, konduktivitas listrik, luas permukaan spesifik,
zeolit
-
ii
ABSTRACT
THE EFFECT OF SPECIFIC SURFACE AREA AND ELECTRICAL
CONDUCTIVITY ON SPECIFIC CAPACITANCE OF SUPERCAPACITOR
ELECTRODE ZEOLITE BASED SILIKA RICE HUSK DUE TO
VARIATION OF CALCINATION TEMPERATURES
By
ROSALINA
This study describes the potential of zeolite as a supercapacitor electrode which aims to
determine the effect of specific surface area and electrical conductivity on the specific
capacitance of the zeolite. Zeolites are synthesized from a mxiture of silica based rice
husk and alumina using sol-gel method and calcined at the temperature of 150, 250, 350,
450, 550, and 650oC. The XRD results showed already formed alumina and silica phases
for each calcination temperature and the calcination temperature of 350oC has formed
gmelinite phase which marks have been formed zeolite. The higher of calcination
temperature, the size of the zeolite crystal grow in size and will shrink due to the
formation of a new phase. The specific capacitance is affected by the specific surface area
and electrical conductivity. Wherein the larger of specific surface area, the specific
capacitance increase. However, the specific capacitance decreased at the specific surface
area of 150 m2/g due to saturation of capacitance. At the high electrical conductivity, an
increase in specific capacitance with increasing the electrical conductivity. However, a
decreased in specific capacitance at low the electrical conductivity. The highest of
specific capacitance is at a specific surface area of 150.01 m2/g and electrical conductivity
values 1.15x10-3 S/cm is equal to 8.13x10-3 F/g obtained from zeolites with calcination
temperature of 650oC. With these values, the zeolite can be used as a supercapacitor
electrode material.
Keywords: specific capacitance, electrical conductivity, specific surface area, zeolite
-
PENGARUH LUAS PERMUKAAN SPESIFIK DAN KONDUKTIVIVITASLISTRIK TERHADAP KAPASITANSI SPESIFIK ELEKTRODESUPERKAPASITOR ZEOLIT BERBASIS SILIKA SEKAM PADI
AKIBAT VARIASI SUHU KALSINASI
Oleh
Rosalina
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelarSARJANA SAINS
Pada
Jurusan FisikaFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung
JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNGBANDAR LAMPUNG
2017
-
vii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lampung Utara pada tanggal 17
Mei 1995 yang merupakan anak pertama dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Sahidin dan Ibu
Rusnawati. Penulis menyelesaikan pendidikan di
SDN 02 Sindang Agung (2006), SMPN 03 Tanjung
Raja (2009), dan SMAN 01 Tanjung Raja (2012).
Pada tahun 2012 penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur ujian tulis SNMPTN.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di Himpunan Mahasiswa Fisika sebagai
anggota bidang kesekretariatan dari tahun 2013-2014 dan anggota bidang
kaderisasi dari tahun 2014-2015.
Penulis melakukan Praktik Kerja Lapangan di UPT. BPML-LIPI Lampung
dengan judul Variasi Waktu Pengadukkan untuk Memisahkan Al2O3 dan SiO2
pada Kaolin menggunakan Metode Flotasi sebagai Bahan Pembuatan Refraktori.
Penulis juga pernah menjadi asisten Praktikum Fisika Dasar I dan Sains Dasar
Fisika. Kemudian penulis melakukan penelitian dengan judul Pengaruh Luas
Permukaan Spesifik dan Konduktivitas Listrik terhadap Kapasitansi Spesifik
Elektrode Superkapasitor Zeolit Berbasis Silika Sekam Padi Akibat Variasi Suhu
Kalsinasi sebagai tugas akhir Juusan Fisika FMIPA Unila.
-
i
MOTTO
Jangan takut terlambat. Yang paling bahaya jika kamu berhenti
dan tidak bertindak
Pengetahuan adalah kekuatan
-
ix
Dengan Menyebut Nama Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang
Kupersembahkan hasil karya yang sederhana ini kepada:
Bapak dan Ibu Yang telah mendidik dan membesarkanku dengan segala doa terbaik,
kesabaran dan limpahan menuju kesuksesan dan kebahagiaan, kasih
sayang yang menguatkanku serta mendukung segala langkahku.
Adik-Adikku Yang membuatku semangat untuk menjadi seorang kakak teladan yang
baik.
Sahabat-Sahabatku dan Fisika 2012 Terima kasih telah memberikan warna dan pelajaran padaku, dari yang
mengajarkan arti hidup sampai membantu dalam proses penyusunan
karya yang sederhana ini.
Universitas Lampung Almamater Tercinta
-
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pengaruh Luas
Permukaan Spesifik dan Konduktivitas Listrik terhadap Kapasitansi Spesifik
Elektrode Superkapsitor Zeolit Berbasis Silika Sekam Padi Akibat Variasi Suhu
Kalsinasi. Tujuan utama penulisan skripsi ini adalah sebagai salah satu
persyaratan untuk mendapatkan gelar S1 dan melatih penulis untuk berfikir logis
dan kreatif dalam penulisan karya ilmiah.
Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini banyak terdapat kekurangan. Oleh
sebab itu kritik dan saran sangat diperlukan untuk memperbaiki skripsi. Semoga
skripsi ini bermanfaat bagi pengetahuan mahasiswa pada khususnya dan
masyarakat pada umumnya, Aamiin.
Bandar Lampung, Januari 2017
Penulis
Rosalina
-
xi
SANWACANA
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT Yang Maha Esa,
atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari
dukungan dan bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Ibu Suprihatin, S.Si., M.Si. selaku Pembimbing I serta Pembimbing
Akademik yang senantiasa membimbing dan memberikan nasehat untuk
menyelesaikan skripsi serta perkuliahan.
2. Bapak Drs. Pulung Karo Karo, M.Si. selaku Pembimbing II yang telah
memberikan masukan-masukan dan nasehat untuk menyelesaikan skripsi.
3. Bapak Drs. Ediman Ginting, M.Si. selaku Penguji yang telah memberikan
kritik dan saran selama penulisan skripsi.
4. Bapak Arif Surtono, S.Si., M.Si., M. Eng. dan Bapak Gurum Ahmad Pauzi,
S.Si., M.T. selaku Ketua dan Sekretaris Jurusan Fisika, seluruh Dosen serta
Staf Jurusan Fisika Fakultas MIPA Universitas Lampung.
5. Bapak Prof. Dr. Warsito, S.Si., D.E.A. selaku Dekan Fakultas MIPA
Universitas Lampung.
-
xii
6. Bapak Agus Riyanto, S.Si., M.Sc. yang telah membimbing, memberikan
masukan, kritik dan saran serta selalu memberi motivasi dalam
menyelesaikan skripsi.
7. Kedua Orang Tua tercinta yang menjadi semangat dan selalu memberikan
dukungan, motivasi dan doa yang tak pernah henti untuk penulis.
8. Adik-adikku tersayang Dani Hidayat dan Milki Laulia Rahim serta keluarga
besar atas dukungan dan doa serta selalu menjadi motivasi bagi penulis
9. Mona Algatama Putri F sahabat yang selalu memberikan bantuan, dukungan,
semangat, saran, kritik, dan selalu ada saat susah ataupun senang. Diah
Puspita Sari yang selalu memberikan semangat, menjadi teman curhat, dan
selalu menemani. M. Muntamijayati, Siti Rokayah, dan Dwi Nadya Lestari
yang selalu memberiakan semangat.
10. Super team zeolite (Alfi, Fatia, Imas, Jeni, Mona, dan Siti) yang saling
memberikan motivasi, semangat serta menjalani senang dan susah selama
penelitian.
11. Teman-teman kosan Nyunyai (Diah, Ria, Teguh, Meri, Ani) yang selalu
menghibur penulis.
12. Teman-teman Mafia 12, kakak dan adik tingkat Fisika, serta semua pihak
yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu atas bantuan dan kritik serta
saran dalam penyelesaian skripsi.
Semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dan niat baik yang telah diberikan
oleh berbagai pihak sehingga skripsi ini dapat selesai dan bermanfaat.
-
xiii
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .......................................................................................................... i
ABSTRACT ......................................................................................................... ii
HALAMAN JUDUL .......................................................................................... iii
HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................... iv
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ v
PERNYATAAN .................................................................................................. vi
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... vii
MOTTO ............................................................................................................ viii
PERSEMBAHAN ............................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ........................................................................................ x
SANWACANA .................................................................................................. xi
DAFTAR ISI .................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xv
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xvi
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................................ 1 B. Rumusan Masalah ................................................................................... 4 C. Batasan Masalah ..................................................................................... 5 D. Tujuan Penelitian .................................................................................... 5 E. Manfaat Penelitian .................................................................................. 6
-
xiv
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Superkapasitor ......................................................................................... 7 B. Zeolit dan Potensinya sebagai Elektrode ................................................ 9 C. Analisis Struktur Kristal ......................................................................... 12 D. Karakteristik Luas Permukaan ................................................................ 13 E. Pengujian Konduktivitas Listrik ............................................................. 17 F. Penentuan Kapasitansi oleh Cyclic Voltammetry .................................... 18
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................. 20 B. Alat dan Bahan Penelitian ....................................................................... 20 C. Prosedur Penelitian ................................................................................. 21 D. Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 24
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisis Struktur Kristal Zeolit ............................................................... 25 B. Pengaruh Suhu Kalsinasi terhadap Luas Permukaan Spesifik dan
Konduktivitas Listrik Zeolit .................................................................... 30
C. Pengaruh Luas Permukaan Spesifik terhadap Kapasitansi Spesifik Zeolit ........................................................................................................ 34
D. Pengaruh Konduktivitas Listrik terhadap Kapasitansi Spesifik Zeolit ... 36
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ............................................................................................. 40 B. Saran ....................................................................................................... 41
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
-
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Rangakaian superkapasitor ....................................................................... 8
2.2. Struktur kimia zeolit ................................................................................. 10
2.3. Tipe Adsorpsi/desorpsi isotermal ............................................................. 14
2.4. Tipikal grafik BET ................................................................................... 16
3.1. Diagram alir penelitian ............................................................................. 24
4.1. Hubungan suhu kalsinasi terhadap luas permukaan spesifik dan konduktivitas listrik zeolit ........................................................................ 31
4.2. Hubungan luas permukaan spesifik dan kapasitansi spesifik zeolit ......... 34
4.3. Hubungan konduktivitas listrik dan kapasitansi spesifik zeolit ............... 37
-
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
4.1. Fasa yang terbentuk pada suhu kalsinasi 150, 250, 350, 450, 550, dan
650 ....................................................................................................... 26
4.2. Ukuran kristal pada suhu 150, 250, 350, 450, 550, dan 650 ................ 29
4.3. Hubungan suhu kalsinasi terhadap luas permukaan spesifik dan konduktivitas listrik zeolit ........................................................................ 31
4.4. Hubungan luas permukaan spesifik dan kapasitansi spesifik zeolit ........ 34
4.5. Hubungan konduktivitas listrik dan kapasitansi spesifik zeolit ............... 36
-
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kebutuhan energi di Indonesia mengalami peningkatan sebesar 5,5% per tahun
(Zed, dkk., 2014). Untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, Indonesia
menggunakan bahan bakar fosil sebagai sumber energi.Namun, ketersediaan
bahan bakar fosil semakin menipis dan menyebabkan polusi gas rumah kaca
akibat pembakaran. Solusi terbaik untuk mengatasi hal tersebut yaitu penggunaan
energi listrik. Setiap tahunnnya energi listrik digunakan dalam jumlah besar
mencapai 200 TOE (Ton of Oil Energy) dan akan terus mengalami peningkatan
(Karno, dkk., 2012), sehinggadibutuhkan media penyimpanan energi listrik
dengan kapasitas daya besar dan bisa digunakan dalam waktu yang lama.
Penyimpan energi berkapasitas besar yang banyak digunakan yaitu
superkapasitor, karena superkapasitor memiliki rapat daya yang besar, memiliki
waktu dan siklus hidup panjang mencapai 106 siklus, waktu pengisian dan
pengosongan pendek, serta material pembuatannya murah (Conway, 1999)
(Rawale dan Chandan, 2015). Kelebihan tersebut menjadikan superkapasitor
banyak digunakan dalam bidang elektronika, peralatan medis, transportasi, dan
banyak aplikasi lainnya (Lu,et al., 2011).
-
2
Salah satu komponen utama superkapasitor adalah elektrode. Umumnya elektrode
terbuat dari bahan penyusun seperti karbon (garphene, nanopori, nanofoam,
cyrogel, nanotube)(Zhang,et al.,2010, Ariyanto, dkk., 2012, Karthikeyan,et al.,
2009, Garcia, et al., 2008), logam oksida seperti ruthenium oxide (RuO2) dan
nickel oxide (NiO2) (Chen, et al., 2004 dan Lota, et al., 2010), serta polimer
konduktif (Snook, et al., 2011). Diantara bahan tersebut, RuO2 memiliki nilai
kapasitansi yang paling tinggi karena memiliki luas permukaan spesifik yang
besar dan memiliki struktur berpori (Murkami, et al., 1997). Namun, bahan
ruthenium memiliki ketersediaan yang terbatas dan harga yang tinggi. Oleh sebab
itu, dibutuhkan terobosan baru dalam pembuatan elektrode superkapasitor
menggunakan bahan yang murah dan mudah untuk diperoleh, salah satunya yaitu
zeolit sintesis.
Zeolit sintesis merupakan mineral aluminosilikat yang dapat dibuat melalui proses
kristalisasi menggunakan perpaduan silika dan alumina dengan proses sederhana
dan tidak memerlukan biaya tinggi. Selain itu, zeolit memiliki struktur mikropori
dengan ukuran 3-10 (Muresan, 2011) yang sebagian besar strukturnya berkanal
dan berpori. Luas permukaan total zeolit adalah jumlah dari luas permukaan
dinding pori dan kanal-kanal tersebut. Sehingga, semakin banyak pori dan kanal,
semakin besar pula luas permukaan total zeolit. Luas permukaan internal zeolit
puluhan kali lebih besar jika dibandingkan dengan permukaan luarnya (Yunica
dan Muttaqin, 2013; Dyer, 1988).Zeolit juga memiliki sifat unik seperti stabilitas
termal, kerapatan rendah, dan kemampuan penyimpan dan penukar
ion(Bogdanov,et al., 2009). Luas permukaan yang besar, ukuran pori kecil, serta
kemampuan penukar ion dapat menjadikan zeolit sebagai bahan elektrode
-
3
untuksuperkapasitor (Muresan, 2011) yang dapat menyimpan muatan berdasarkan
mekanisme Faradaic, karena terjadi reaksi reduksi-oksidasi yang melibatkan
transfer muatan antara elektrode dan elektrolit (Shukla, et al., 2000).
Menyiapkan bahan berpori yang memiliki luas permukaan, volume pori, dan
mesoporositas yang tinggi juga menjadi hal yang penting dalam menyiapkan
bahan elektrode superkapasitor berkapasitansi besar (Ariyanto, dkk., 2012).
Namun, zeolit memiliki nilai konduktivitas yang tidak terlalu tinggi (Oktaviani
dan Muttaqin, 2015), sehingga untuk meningkatkan konduktivitasya diperlukan
bahan sebagai pengumpul arus (current collector)dengan nilai konduktivitas yang
lebih tinggi. Salah satu bahan yang sering digunakan yaitu karbon karena
memiliki luas permukaan tinggidan nilai konduktivitas yang besar mencapai
3x104 S/m (Effendi, dkk., 2007).
Terdapat beberapa penelitian mengenai penggunaan zeolit sebagai elektrode
superkapasitor, seperti yang dilakukan oleh Moon, et al., (2015) mengenai Zeolite
Templated Carbon (ZTC). Nilai kapasitansi spesifik yang didapatkan sangat
bervariasi mulai dari 20 F/g 240 F/g. Selain itu, Xu, et al (2010) meneliti
mengenai Alkalin-Treated Zeolit (AT-) yang menghasilkan nilai kapasitansi
per luas permukaaan sebesar 5.9 13.6 F/cm-2.
Zeolit dapat disintesis dari beberapa bahan yang memiliki sumber silika tinggi,
seperti abu layang batubara (Jumaeri, dkk., 2007), abu dasar batubara (Yunica dan
Muttaqin, 2013), pasir (Izzati, dkk., 2013), dan sekam padi.Diantara bahan
tersebut, sekam padi memiliki kemurnian silika yang tinggi mencapai
-
4
95%(Sembiring dan Pulung, 2007) dan memiliki luas permukaan spesifik
mencapai 81 m2/g (Della, et al, 2002).
Dalam penelitian ini, zeolit disintesisdari silika sekam padi dengan metode sol
gel. Zeolit ini diharapkan dapatdigunakan sebagai elektrode superkapasitor
dengan cara membentuk pelet zeolit yang dikalsinasi pada variasi suhu 150, 250,
350, 450, 550, dan 650. Struktur dan ukuran kristal zeolit dianalisis
menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), luas permukaan dikarakterisasi
menggunakan Surface Area Analyzer (SAA) dan dianalisis menggunakan metode
Brunauer-Emmet-Teller (BET). Sedangkan untuk menguji konduktivitas
listrikzeolit digunakan alat Inductance Capacitance and Resistance (LCR) meter
dan untuk mencari nilai kapasitansi spesifik digunakanpengukuranCyclic
Voltametry (CV).
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan di atas, masalah yang dikaji dapat
dirumuskan sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh variasi suhu kalsinasi terhadap struktur dan ukuran
kristal zeolit?
2. Bagaimana hubungan antara luas permukaan spesifik zeolit dan nilai
kapasitansi spesifik elektrode superkapasitor akibat variasi suhu kalsinasi ?
3. Bagaimana hubungan antara konduktivitas listrik zeolitdan nilai kapasitansi
spesifikelektrode superkapasitor akibat variasi suhu kalsinasi?
-
5
C. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Zeolit disintesis dari silika sekam padi dan sodium aluminat menggunakan
metode sol gel.
2. Untuk mendapatkan nilai luas permukaan spesifik, konduktivitas listrik, dan
kapasitansi spesifik yang berbeda, diberikan variasi suhu kalsinasi pada150,
250, 350, 450, 550, dan 650oC.
3. Analisis X-Ray Diffraction (XRD) dilakukan pada rentang sudut2 antara 10
sampai 80.
4. Luas permukaan zeolit dianalisis menggunakanSurface Area Analyzer(SAA)
dengan metode Brunauer-Emmet-Teller (BET).
5. Konduktivitas listrik zeolitdiuji menggunakan LCR meter dengan arus DC.
6. Kapasitansi spesifik dianalisismenggunakan metodecyclic voltametry dengan
larutan elektrolit NaOH dan KHP pada scan rate 100 mV/s.
D. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini, yaitu:
1. Mengetahui pengaruh variasi suhu kalsinasi terhadap struktur dan ukuran
kristal zeolit.
2. Mengetahuihubungan antara luas permukaan spesifik zeolit dan nilai
kapasitansi spesifik elektrode superkapasitor akibat variasi suhu kalsinasi.
3. Mengetahuihubungan antara konduktivitas listrik zeolit dan nilai kapasitansi
spesifik elektrode superkapasitor akibat variasi suhu kalsinasi
-
6
E. Manfaat penelitian
Manfaat yang diperoleh setelah melakukan penelitian ini, yaitu:
1. Memanfaatkan limbah sekam padi sebagai sumber silika.
2. Menambah pengetahuan tentang sintesis zeolit berbasis silika sekam padi.
3. Menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya tentang zeolit silika sekam
padi.
4. Memanfaatkan zeolit sebagai bahan elektrode superkapasitor yang dapat
diperoleh dengan murah dan sederhana.
-
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Superkapasitor
Superkapasitor disebut juga ultrakapasitor atau electrochemical capasitor
merupakan piranti penyimpan energi dalam medan listrik dengan electrochemical
double-layer (EDLC) (Kotz dan Carlen, 2000). Superkapasitor memiliki beberapa
kelebihan dibandingkan baterai seperti, memiliki siklus hidup lebih lama
mencapai 106 siklus, rapat daya yang lebih tinggi, material elektrode yang lebih
murah, serta waktu pengisian yang lebih cepat dibandingkan baterai (Conway,
1999, Rawale dan Chandan, 2015). Superkapasitor dapat melengkapi kekurangan
dari baterai dan kapasitor konvensional. Baterai memiliki energi spesifik tinggi,
namun memiliki daya spesifik yang rendah. Sedangkan kapasitor konvensional
memiliki energi spesifik rendah, namun memiliki daya spesifik yang tinggi.
Superkapasitor dapat menghasilkan energi dan daya spesifik yang tinggi (Kotz
dan Carlen, 2000). Daya spesifik berhubungan dengan kekuatan atau jumlah watt,
gabungan dari arus dan tegangan, sedangkan energi spesifik berpengaruh pada
waktu pemakaian (Fitriana, 2014).
Superkapasitor tersusun dari dua buah elektrode dengan porositas tinggi yang
ditempatkan dalam larutan elektrolit, dan separator berpori (Conway, 1999).
Bentuk superkapasitorsederhana ditunjukkan pada Gambar 2.1.
-
8
Gambar 2.1. Rangkaian superkapasitor (Sumber: Conway, 1999)
Performa superkapasitor yang sangat baik jika nilai kapasitansi spesifiknya tinggi,
hal ini dapat diperoleh menggunakan material yang memiliki luas permukaan dan
mesoporositas tinggi sebagai material elektrode (Ariyanto, dkk., 2012).
Pada dasarnya, energi listrik dapat disimpan dalam dua cara berbeda, yaitu:
1. Secara tidak langsung (Faradaic), sebagai penyimpan energi yang potensial
dan membutuhkan reaksi redoks dari reagenaktif secara elektrokimia.
Tujuannya untuk melepaskan muatan yang dapat menghasilkan listrik ketika
melewati dua elektrode dengan potensial berbeda. Penyimpanan muatan
didapatkan dari transfer elektron yang dihasilkan dari reaksi redoks pada
material yang elektroaktif menurut hukum Faraday.
2. Secara langsung (non-Faradaic), penyimpanan energi terjadi pada permukaan
elektrode yang terpolarisasi oleh elektrolit. Pada saat pengisian dan
pengosongan muatan tidak melibatkan perubahan komposisi dan fasa kimia,
karena penyimpanan muatan hanya terjadi secara elektrostatis sehingga siklus
hidupnya tidak terbatas (Shukla, et al., 2000).
-
9
Masing-masing antarmuka elektrode mewakili sebuah kapasitor sehingga sebuah
rangkaian superkapasitor dapat didefinisikan sebagai dua buah kapasitor yang
tersusun secara seri, sehingga untuk besar kapasitansinya, yaitu
1
=
1
1+
1
2 (1)
Dimana: C1 dan C2 = kapasitansi untuk elektrode pertama dan kedua (Kotz dan
Carlen, 2000).
Dalam superkapasitor, double-layers berperan sebagai lapisan dielektrik dalam
kapasitor. Sehingga rumus plat kapasitor dapat digunakan untuk mendapatkan
kapasitansi superkapsitor, yang mengikuti persamaan:
= 0
atau =
(2)
Dimana: = 0 = permitivitas bahan
= konstanta dielektrik
= jarak antar pelat
A = luas pelat (Giancoli, 2001).
B. Zeolit dan Potensinya sebagai Elektrode
Zeolit merupakan kristal mikropori aluminosilikat berbentuk jaringan tiga dimensi
tetrahedral [SiO4]4+ dan [AlO4]
5- yang dihubungkan oleh pembagian atom oksigen
(Georgiev, et al., 2009; Breck, 1974). Rumus struktur umum dari zeolit,
ditunjukkan pada persamaan (3).
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].wH2O (3)
Dimana M merupakan kation alkali atau alkali tanah, n merupakan jumlah valensi
dari kation, w merupakan bilangan molekul air per satuan unit sel, x dan y
-
10
merupakan jumlah tetrahedral per sel satuan unit sel, biasanya rasio y/x memiliki
nilai 1-5, bahkan untuk zeolit dapat mencapai 10-100 (Georgiev, et al., 2009;
Bekkum, dkk., 1991). Zeolit memiliki struktur berongga yang ditempati oleh
molekul air dan kation (Ca2+, Na+, K+) untuk mengimbangi kelebihan muatan
(Wilson, 2010). Struktur kimia zeolit ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Struktur kimia zeolit (Sumber: Georgiev, et al., 2009).
Karakteristik struktur zeolit antara lain:
1. Sangat berpori, karena kristal zeolit merupakan kerangka yang terbentuk dari
jaringan tetrahedral SiO4 dan AlO4.
2. Pori-porinya berbentuk molekul karena pori zeolit terbentuk dari tumpukan
cincin beranggotakan 6,8,10, atau 12 tetrahedral.
3. Dapat menukar kation, karena perbedaan muatan Al3+ dan Si4+ menjadikan
atom Al bermuatan negatif dan membutuhkan kation penetral.
4. Mudah dimodifikasi karena setiap tetrahedral dapat dipadukan dengan bahan-
bahan pemodifikasi (Sutarti dan Minta, 1994).
Zeolit dapat dibedakan menjadi zeolit alam dan zeolit sintesis. Terdapat sekitar 45
jenis zeolit alam yang dapat ditemukan dalam batuan vulkanik (Wilson, 2010),
dan lapisan dasar yang bereaksi dengan alkali. Zeolit alam memiliki tingkat
kemurnian yang kecil, karena terkontaminasi oleh mineral lain seperti logam,
-
11
kwarsa, atau zeolit jenis lainnya. Oleh karena itu, zeolit alam tidak banyak
digunakan secara komersial. Meskipun zeolit alam terdapat dalam jumlah besar,
namun zeolit ini memiliki keterbatasan sifat dan strukturnya. Sedangkan zeolit
sintesis diperoleh melalui proses kristalisasi menggunakan campuran silika dan
alumina yang dapat memberikan berbagai bentuk struktur yang diinginkan
(Muresan, 2011).
Sifat-sifat dari mineral zeolit sehinggadapat dijadikan sebagai material pembuat
elektrode antara lain:
1. Zeolit memiliki struktur yang berkanal dan berpori, sehingga memiliki luas
permukaan yang besar (Yunica dan Muttaqin, 2013; Dyer, 1988).
2. Luas permukaan yang besar, merupakan salah satu faktor menguntungkan
sebagai material pembuat elektrode superkapasitor (Ariyanto, dkk., 2012).
3. Luas permukaan spesifik yang dimiliki zeolit dapat mencapai 678-723 m2/g
(Wang, et al., 2001).
4. Zeolit merupakan mikroporositas yang pori-porinya dapat menjadi satu, dua,
atau tiga dimensi dengan ukuran diameter sekitar 3-10 (Muresan, 2011).
5. Zeolit memiliki stabilitas termal yang tinggi (Gigli, et al., 2013), tahan
terhadap asam kuat dan basa kuat atau antikorosi (Banerjee, et al., 2014),
tidak beracun (Studiawan, dkk. 2015), dan memiliki kerapatan kecil
(Bogdanov, et al., 2009).
6. Zeolit memiliki kemampuan penyimpan dan penukar ion (Bogdanov, et al.,
2009) yang berpotensi sebagai material penyusun elektrode yang baik untuk
superkapasitor (Muresan, 2011).
-
12
Potensi zeolit sebagai elektroda telah diteliti dan sering dikenal sebagai zeolit-
modified electrode (ZME), seperti yang dilakukan oleh Moon (2015) tentang
zeolittemplated carbon (ZTC) dan dianalisis menggunakan cyclic voltametry,yang
menghasilkan nilai kapasitansi spesifik sebesar 240 F/g. Selain itu ZTC diteliti
oleh Piercy (2010) yang menghasilkan nilai kapasitansi spesifik 80 100 F/g.
Penelitian sifat listrik zeolit juga dilakukan oleh Oktaviani dan Muttaqin (2015)
tentang pengaruh suhu hidrotermal terhadap konduktivitas listrik zeolit yang
disintesis dari abu dasar batubara. Konduktivitas listrik zeolit yang dihasilkan
yaitu 2.76 x 10-6 12.22 x 10-6 S/cm. Penelitian yang dilakukan Yunica dan
Muttaqin (2013), menghasilkan nilai konduktivitas zeolit dari limbah bottom
ashdicampur polianalin sebesar 0.99 x 10-4 102.79 x 10-4 S/cm.
C. Analisis Struktur Kristal
Analisis struktur suatu material dapat dilakukan menggunakan metode difraksi
sinar-X. Sinar-X merupakan suatu bentuk energi radiasi elektromagnetik tinggi.
Energi yang dimiliki yaitu antara 200 eV sampai 1 MeV, terletak diantara radiasi
sinar- dan sinar ultraviolet (UV) dalam spektrum elektromagnetik
(Suryanarayana and Norton, 1998). Hamburan sinar ini dihasilkan jika suatu
elektrode logam ditembak dengan elektron-elektron kecepatan tinggi dalam
tabung vakum (Waseda et al, 2011).
Prinsip dari X-Ray Diffraction (XRD) adalah difraksi gelombang sinar-X yang
mengalami penghamburan (scattering) setelah bertumbukan dengan atom kristal.
Pola difraksi yang dihasilkan merepresentasikan struktur kristal. Dari analisis pola
-
13
difraksi dapat ditentukan parameter kisi, ukuran kristal, dan identifikasi fasa
kristal. Jenis material dapat ditentukan dengan membandingkan hasil XRD
dengan database hasil difraksi berbagai macam material.
Berdasarkan lebar puncak pada grafik XRD, ukuran kristal yang terbentuk dapat
dihitung menggunakan persamaan Scherrer pada persamaan (4).
S = 0,9 .
.cos (4)
Dimana: S = ukuran kristal
= panjang gelombang berkas sinar-X
= FWHM (Full Width Half Maximum)
= besar sudut dari puncak intensitas tertinggi
(Suryanarayanaand Norton, 1998).
D. Karakteristik Luas Permukaan
Luas permukaan merupakan luasan yang ditempati satu molekul adsorbat atau zat
terlarut yang merupakan fungsi langsung dari luas permukaan sampel, sedangkan
luas permukaan spesifik merupakan luas permukaan per gram sampel. Luas
permukaan dipengaruhi oleh ukuran, bentuk, dan susunan pori dalam partikel
(Martin, dkk., 1993).
Analisis luas permukaan dapat dilakukan menggunakanSurface Area Analyzer
(SAA). SAA merupakan salah satu alat karakterisasi material yang memerlukan
sampel dalam jumlah yang kecil (0.01 0.1 gram). Prinsip kerja alat ini
menggunakan mekanisme adsorpsi gas, umumnya nitrogen, argon, dan helium.
-
14
Alat ini mengukur jumlah gas yang dapat diserap oleh suatu permukaan padatan
pada tekanan dan suhu tertentu. Secara sederhana apabila diketahui volume gas
yang dapat diserap oleh permukaan, maka luas permukaan total dapat dihitung
(Octaviani, 2012; Perry, et al., 1997).
Dari analisis serapan gas tersebut dapat diperoleh luas permukaan spesifik total,
distribusi ukuran meso-mikropori, dan volume total meso-mikropori. Sedangkan
data keluaran dari analisis ini berupa grafik adsorpsi/desorpsi isotermal yang
diklasifikasikan menjadi enam tipe. Keenam tipe adsorpsi/desorpsi isotermal
dapat ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Tipe adsorpsi/desorpsi isotermal (Sumber: Allen, 1981)
-
15
Tipe I menunjukkan isotermal Langmuir yang memiliki sifat untuk fisisopsi pada
adsorben mikropori dengan permukaan luar yang kecil. Tipe II diperoleh dari
sampel non pori atau adsorben makropori. Tipe IV diberikan oleh adsorben yang
memiliki struktur mesopori, seperti silika, karbon mesopori, dan lainnya. Untuk
isotermal tipe III dan V mengindikasikan interaksi adsorbat adsorben yang
lemah. Sedangkan untuk tipe VI, menunjukkan padatan nanopori yang
sepenuhnya permukaannya seragam, namun tipe VI ini jarang terjadi (Lee dan Su,
2007).
Untuk menetukan luas permukaan spesifik dari data adsorpsi gas, beberapa
peneliti mengajukan model perhitungan, seperti model Langmuir, Brunauer-
Emmet-Teller (BET), t-plot dan alfa plot, dan sebagainya. Namun, model yang
sering digunakan yaitu BET. Pada model BET, gas membentuk jumlah
lapisanyang tak terbatas di atas suatu permukaan, yang dinyatakan oleh persamaan
Langmuir. Aplikasi model BET adalah pada isotermal tipe II, IV, dan VI
(Octaviani, 2012; Perry, et al., 1997). Persamaan BET ditunjukkan pada
persamaan (5):
1
[(
)1]
=1
+
[1]
(
) (5)
Dimana: =volume gas yang teradsorpsi
= volume gas teradsorpsi pada satu lapisan
= konstanta BET
= tekanan relatif.
-
16
Dari persamaan (4) diperoleh nilai
terhadap
1
[(
)1]
yang menghasilkan garis
lurus antara 0.05 /0 0.35, ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Tipikal grafik BET
Dari grafik BET yang dihasilkan, kemiringan (slope) dan perpotongan (intercept)
dapat ditentukan dengan persamaan (6) dan (7).
=1
(6)
dan
=1
(7)
Sehingga volume gas teradsorpsi pada satu lapisan dapat ditentukan:
=1
+ (8)
Sedangkan konstanta BET dapat dicari menggunakan persamaan (9).
=
+ 1 (9)
0,1 0,2 0,3
1
[(
) 1]
P/
-
17
Dari persamaan (8), dapat ditentukan luas permukaan total yang diperoleh
menggunakan persamaan (10).
=
A (10)
Dimana: = luas permukaan total
= bilangan Avogadro (6.022x1023 mol-1)
= berat molekul
A = cross section (16.2 ).
Dari persamaan (10) dapat ditentukan luas permukaan spesifik , yaitu dengan
membagi luas permukaan total dengan massa sampel , yang ditunjukkan pada
persamaan (11).
=
(11)
(Lowell and Joan, 1984)
E. Pengujian Konduktivitas Listrik
Bahan konduktor yang baik adalah bahan yang mudah mengalirkan arus listrik,
umumnya terdiri dari logam dan air. Kemampuan suatu bahan untuk
menghantarkan arus listrik ditunjukkan oleh besarnya nilai konduktivitas listrik
atau daya hantar bahan tersebut ( = sigma, satuan: Mho/m atau S/m) (Effendi,
dkk., 2007). Konduktivitas listrik dapat diuji menggunakan LCR meter, dan
didapatkan nilai resistansi (R) dengan satuan . Untuk mendapatkan nilai
konduktivitas listriknya () digunakan persamaan (12).
=
(12)
=1
(13)
-
18
DImana: L = tebal elektrode
A = luas penampang (Destyorini, dkk., 2010).
F. Penentuan Kapasitansi oleh Cyclic Voltammetry
Kapasitansi adalah sebuah ukuran kemampuan suatu material untuk menyimpan
muatan listrik, sedangkan kapasitor merupakan elemen rangkaian penyimpan
energi. Kapasitansi diukur dalam satuan Farad (F) (Edminister, 2004). Salah satu
metode untuk mengetahui kapasitansi suatu elektrode superkapasitor dan sifat
elektrokimia adalah metode cyclic voltammetry.
Pengukuran dengan metode cyclic voltammetryini berdasarkan variasi tegangan
awal dan tegangan akhir (Taer, et al., 2015). Timbulnya arus berasal dari transfer
elektron selama proses reduksi dan oksidasi dari elektrolit pada permukaan
elektroda. Arus yang dihasilkan dari reaksi reduksi dan oksidasi tersebut
dinamakan arus Faraday dan hasil plot arus Faraday versus tegangan dinamakan
voltamogram (Skoog, et al., 1988).
Kurva yang dihasilkan pada metode siklik voltametri berbentuk hysterisis dimana
semakin lebar bentuk kurvanya, makanilai kapasitansi yang dihasilkan akan
semakin besar. Taer, dkk. (2015) melakukan pengukuran superkapasitor
menggunakan siklik voltametri pada potensial 0 1 V dengan variasi scan rate 1,
5, 10, 30, 50, dan 100 mV/s dalam larutan H2SO4. Dari kurva voltamogram,
kapasitansi spesifik elektrode dapat ditentukan menggunakan persamaan (14).
=
. (14)
Dimana: Ic= arus charge
-
19
Id = arus discharge
s =scan rate
m = massa elektrode(Taer, dkk., 2015).
Pengukuran elektrode oleh siklik voltametri telah dilakukan Ikfina Himmaty dan
Endarko (2013). Mereka menggunakan tiga elektrode dalam pengukuran, yaitu
elektrode referensi (AgCl), elektrode pembantu (Pt), dan elektrode kerja, yaitu
karbon aktif.
-
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan Junisampai dengan Agustus 2016 di
Laboratorium Fisika Material FMIPA Unila, Laboratorium Kimia Instrumentasi
FMIPA Unila, Laboratorium Teknik Mesin Unila,Laboratorium Terpadu UIN
Syarif Hidayatullah Jakarta, Laboratorium Instrumentasi Analitik ITBdan
Laboratorium PSTBM BATAN Serpong.
B. Alat dan Bahan Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalahbeaker glass Pyrex USA 80,
250, 500 ml, gelas ukur Pyrex USA 500 ml, erlenmeyer Pyrex USA 500 ml,
saringan, spatula, pipet tetes, kertas saring, magnetic stirrer Kenko 79-1 dan
HMS-79, neraca digital Adventure Ohauss Kem ABT220-44M, mortar-pastle, pH
indikator merk KGaA Germany, botol film, alumunium foil, ayakan 100 mesh,
alat tekan hidrolik GRASEBY SPECAC, oven, furnace Naberthem, X-Ray
Diffraction (XRD)-7000 merk SHIMADZU MaximaX, Surface Area Analyzer
(SAA) Quantachrome Instrument version 11.0, Potensiostat e-corder 410,dan
Inductance, Capacitance, and Resistance (LCR) meter Hioki 3532-50.
-
21
Bahan yang dipakai dalam penelitian ini adalah aquades, sekam padi, aluminium
hydroxide (Al(OH)3) merk KGaA Germany, sodium hydroxide(NaOH) merk
KGaA Germany, nitrit acid (HNO3) 68% RP chemical product, dan larutan
elektrolit kalium hydroxide ftalat (KHP).
C. Prosedur Penelitian
Prosedur yang dilakukan dalam penelitian ini terdapat dalam beberapa tahap
meliputi ekstraksi silika sekam padi, sintesis zeolit, kalsinasi, dan karakterisasi
sampel.
1. Ekstraksi silika sekam padi
Silika sekam padi dapat diekstraksi dengan langkah:
a. Mencampurkan 50 gr sekam padi pada larutan 500 ml NaOH 5%.
b. Memanaskan campuran sekam padi dan NaOH selama 30 menit sampai
mendidih, dan mendinginkannya pada suhu ruang.
c. Menyaring filtrat sekam padi untuk mendapatkan sol silika.
d. Meng-aging sol silikaselama 24 jam.
2. Sintesis zeolit
Zeolit disintesis menggunakan metode sol-gel dari campuran sol silika
(sodium silikat) dan larutan sodium aluminat (Iman, 2013) dengan langkah di
bawah ini:
a. Mencampurkan 5 gr Al(OH)3 dalam larutan 50 ml NaOH 5% yang diaduk
pada magnetic stirrer dengan kecapatan 500 rpm selama 2 jam.
-
22
b. Mencampurkan 250 ml sol silika pada larutan sodium aluminat dengan
kecapatan 1000 rpm selama 1 jam, sehingga diperoleh sol zeolit.
c. Menetesi sol zeolit dengan 100 ml HNO3 5% secara perlahan sampai pH
netral sambil mengaduk pada kecepatan 1000 rpm selama 7 jam hingga
membentuk gel zeolit, kemudian meng-aging gel zeolitselama 24 jam.
d. Mencuci dan menyaring gel zeolit sampai berwarna putih. Selanjutnya
mengeringkan gel bersih pada suhu 110oC selama ( 24 jam) atau sampai
benar-benar kering.
e. Menghaluskan zeolit kering sampai menjadi serbuk halus dan mengayak
zeolit menggunakan ayakan 100 mesh untuk mendapatkan butiran yang
lebih halus.
3. Kalsinasi
Kalsinasi dilakukan pada beberapa variasi suhu, dengan zeolit berupa serbuk
dan pelet. Langkah untuk proses kalsinasi adalah:
1. Membentuk pelet zeolitmenggunakan alat tekan, yaitu press hidrolik
dengan tekanan 10 ton.
2. Memanaskan kedua bentuk zeolitdalam furnace pada variasi suhu 150,
250, 350, 450, 550, dan 650C dengan kenaikan suhu sebesar 3/menit
dan menahannya selama 3 jam.
4. Karakterisasi Zeolit
Karakterisasi zeolit berupa:
1. XRD, untuk mengetahui fasa yang terbentuk dan ukuran kristal (zeolit
berupa serbuk).
-
23
2. SAA, untuk mengetahui luas permukaan spesifik (zeolit berupa serbuk).
3. LCR meter, untuk mengetahuinilai konduktivitas listrik (zeolit berupa
pelet yang dilapisi pasta Ag).
4. CV, untuk mengetahui nilai kapasitansi spesifik (zeolit berupa pelet
sebagai elektrode kerja, AgCl sebagai elektrode referensidan Pt sebagai
elektrode pembantu).
-
24
D. Diagram Alir Penelitian
Prosedur penelitian ini secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian
Sol silika Men-stirrerSol sodium aluminat +250 ml
sol silika pada 1000 rpm selama 1 jam
Meneteskan larutan HNO3 5% hingga pH 7, men-stirrer pada
1000rpm selama 7 jam
Gel zeolit
Meng-aging gel selama 24 jam, lalu disaring dan dicuci
Mengeringkan gel pada suhu 110oC ( 24 jam)
Menghaluskn gel kering dan mengayak dengan 100 mesh
Serbuk zeolit
Memanaskan 50 gr sekam padi dan
500 ml NaOH 5%
Men-stirrer5 gr Al(OH)3+ 50 ml NaOH
5% pada 500 rpm selama 2 jam
Sol sodium aluminat
Preparasi sekam padi
Kalsinasi pada suhu 150, 250, 350, 450,
550, dan 650C selama 3 jam
Karakterisasi dengan XRD dan SAA
Pengujian menggunakan CV dan
LCR meter Hasil
Membentuk pelet menggunakan
press hidrolik 10 ton
Kalsinasi pada suhu 150, 250, 350, 450,
550, dan 650C selama 3 jam
Menyaring sekam padi dan meng-
aging sol selama 24 jam
-
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Suhu kalsinasi mempengaruhi pembentukan fasa zeolit, yaitu alumina
mengalami transformasi dari gibbsite menjadi bohmite dan aluminum oxide
gamma.
2. Zeolit mulai terbentuk pada suhu kalsinasi 350 yang ditandai dengan
adanya fasa gmelinite.
3. Semakin tinggi suhu kalsinasi, maka ukuran kristal zeolit semakin membesar
dan akan mengecil karena terbentuknya fasa baru.
4. Semakin besar luas permukaan spesifik maka kapasitansinya
semakinmeningkat. Namun pada luas permukaan spesifik 150.01 m2/g terjadi
saturasi kapasitansi, yaitu pada kapasitansi spesifik 8.13x10-3 F/g.
5. Pada konduktivitas listrik tinggi, semakin tinggi konduktivtias listrik zeolit,
maka nilai kapasitansi spesifiknya meningkat. Namun terjadi penurunan
kapasitansi spesifik pada konduktivitas listrik rendah.
-
41
B. Saran
Peneliti menyarankan perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang potensi zeolit
sebagai elektode superkapasitor dengan beberapa masukan, antara lain yaitu:
1. Untuk melengkapi data penelitian ini, pengukuran surface area analyzertidak
hanya dilakukan pada luas permukaan saja, tetapi juga melakukan
pengukuran pada porositasnya, seperti ukuran dan volume pori.
2. Memodifikasi atau menemplet sampel zeolit dengan material lain yang
memiliki luas permukaan dan konduktivitas tinggi supaya menghasilkan nilai
kapasitansi yanglebih tinggi dari penelitian ini.
-
DAFTAR PUSTAKA
Alkire, R.C., Philip N.B., and Jacek L. 2015. Electrochemistry of Carbon
Electrode. Wiley-VCH Verlag GMBh and Co. Berlin. Pp. 290.
Allen, T. 1981. Particle Size Measurement: Powder Technology Series Third
Edition. Springer-Science and Business Media. Loughborough Pp. 477.
Ania, C.O., Volodymyr K., Encarnacion R.P., Jose B.P., and Francois B. 2007.
The Large Electrochemical Capacitance of Microporous Doped Carbon
Obtained by Using A Zeolite Template. Advanced Functional Material.
Vol. 17. Pp. 1828-1836.
Ariyanto, T., Imam P., dan Rochmadi. 2012. Pengaruh Struktur Pori terhadap
Kapasitansi Elektroda Superkapasitor yang Dibuat dari Karbon
Nanopori.Reaktor. Vol. 14, No. 1. Hal. 25-32.
Banerjee, P.C., Ren P.W., Sam M.G., Amirta M., and R.K. Singh R. 2014.
Influence of Zeolite Coating on The Corrosion Resistance of AZ91D
Magnesium Alloy. Materials. Vol. 7. Pp. 6092-6104.
Barbieri, O., M. Hahn, A. Herzog, and R. Kotz. 2005. Capacitance Limits of High
Surface Area Activated Carbons for Double Layer Capacitors. Carbon.
Vol. 43. Pp. 1303-1310.
Bekkum, V.H., Flanigen E.M., Jacobs P.A., and Jonsen J.C. 1991. Introduction to
Zeolite Science and Practice. Elsivier. Amsterdam.
Breck, D.W. 1974. Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry, and Use. Jhon
Willey and Sons. London. Pp. 4.
Bogdanov, B., Dimitar G., Krasimira A., dan Yancho H. 2009. Synthetic Zeolites
and Their Industrical and Environmental Application.Natural and
Mathematical Science. Vol. IV. Pp. 1-5
Chen,W.C., Chi C.H., Chen C.W., and Chun K.M. 2004. Electrochemical
Characterization of Activated Carbon-Ruthenium Oxide Nanoparticle
Composites for Supercapacitors. Journal of Power Source. Vol. 125. Pp.
292-298.
-
2
Conway, B.E. 1999. Electrochemical Supercapacitors Scientific Fundamentals
and Technological Applications. Kluwer Academic/Plenum Publisher.
New York. Pp. 13-15, 29-31, 107.
Dana, E.S. 1982. System of Mineralogy 6th Edition. Jhon Willey and Sons. New
York. Pp. 593-594.
Della, V.P., I. Khun, and D. Hotza. 2002. Rice Husk Ash as Alternate Source for
Active Silica Production. Materials Letters. Vol. 57. Pp. 818-821.
Destyorini, F., Andi S., Achmad S., dan Nanik I. 2010. Pengaruh Suhu
Karbonisasi terhadap Struktur dan Konduktivitas Listrik Arang Serabut
Kelapa.Jurnal Himpunan Fisika Indonesia. Vol. 10, No. 2. Hal. 122-132
Dyer A. 1988. An Introduction to Zeolite Molecular Sieves. John Willey and Sons
Ltd. Chichester. London.
Edminister, J.A. 2004. Schaums Easy Outlines: Elektromagnetika. Erlangga.
Jakarta. Hal. 37.
Effendi, R., Slamet S., Wilson S.S, dan Soemarto. 2007. Medan Elektromagnetika
Terapan. Erlangga. Jakarta. Hal. 63.
Fitriana, V.N. 2014. Sintesis dan Karakterisasi Superkapasitor Berbasis
Nanokomposit TiO2/C. (Skripsi) Universitas Negeri Malang. Malang. Hal.
19.
Garcia, B.B., Aron M.F., Qifeng Z., Richard D.C, Guozhong C., Tim T.F., Ken
P.N., and Gerald T.S. 2008. Effect of Pore Layer Carbon Cyrogel
Supercapacitors.Journal of Applied Physics. Vol. 104. Pp. 1-9.
Georgiev, D., Bogdan B., Krasimira A., Irena M., and Yancho H. 2009. Synthetic
Zeolites-Structure, Classification, Current Trends in Zeolites Synthetis.
Technical Studies. Vol. VII. Pp. 1-5.
Giancoli, 2001. Fisika Jilid 2 Ed.5. Erlangga. Jakarta. Hal. 47.
Gigli, L., Rosella A., Simona Q., Fransesco D.R., and Giovanna V. 2013. The
High Stability of The Synthetic Zeolite K-L: Dehydration Mechanism by
In Situ SR-XRPD Experiments. Microporous and Mesoporous Materials.
Vol. 177. Pp 8-16.
Ginting, E.M., Nurdin B.M., and M.A. Siregar. 2015. Preparation and
Characterization of Natural Zeolite and Rice Husk Ash as Filler Material
HDPE Thermoplastic. Chemistry and Material Research. Vol.7, no.2. Pp.
20-27.
-
3
Himmaty, I. dan Endarko. 2013. Pembuatan Elektroda dan Perancangan Sistem
Capacitive Deionization untuk Mengurangi Kadar Garam pada Larutan
Sodium Clorida. Berkala Fisika. Vol. 16, No. 3. Hal. 67-74.
Iman, T., Arneli MS., dan Ahmad S. 2013. Pengaruh Konsentrasi NaOH pada
Pengambilan Silika dari Abu Sekam Padi untuk Sintesis Zeolit dan
Aplikasi sebagai Builder Deterjen. Chem Info. Vol. 1, No. 1. Hal. 275-282.
Izzati, H.N., Fitratun N, dan Munasir. 2013. Sintesis dan Karakterisasi Kekristalan
Nanosilika Berbasis Pasir Bancar. Jurnal Inovasi Fisika Indonesia. Vol.
02, No. 03. Hal. 19-22..
Jumaeri, W., Astuti, dan Lestari. 2007. Preparasi dan Karakterisasi Zeolit dari
Abu Layang Batubara secara Alkali Hidrotermal. Reaktor. Vol 11, No. 1.
Hal. 38-44.
Kalogeras, I.M. and A.V. Dova. 1998. Electrical Properties of Zeolitic Catalys.
Defect and Diffusion Forum Trans Tech. Vol. 164. Pp. 1-36.
Karno, W., Ego S., dan Aang D. 2012. Kajian Indonesia Energi Outlook.
Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral. Tangerang. Hal. 20-21.
Karthikeyan, K., D. Kalaphana, and N.G. Ranganathan. 2009. Synthesis and
Characterization of ZnCO2O4 Nanomaterial for Symmetric Supercapacitor
Application. Ionics. Vol. 15. Pp. 107-110.
Khair, F.Z. 2013. Pengaruh Suhu Sinter terhadap Karakteristik Keramik
Komposit CS2-Ni yang Dibuat dengan Metode Tape Casting. (Skripsi)
Universitas Pendidikan Indonesia. Bandung. Hal. 38-39.
Kotz, R. and M. Carlen. 2000. Principles and Applications of Electrochemical
Capacitor. Electrochemia Acta. Vol. 45. Pp. 2483-2498
Kubota, Y., Keiji I., Satoshi I., Yuji N., and Raita K. 2014. Effective Fabrication
of Catalysts from Large-Pore Multidimensional Zeolites Synthesized
without using Organic Structure-Directing Agent. Chemistry Matter. Vol.
26, No. 2. Pp. 1250-1259.
Lee, G.J. and Su I.P. 2007. Shyntesis and Characterization of Nanoporous Carbon
and Its Electrochemical Application to Electrode Material for
Supercapacitor. Modern Aspects of Electrochemistry. Vol. 41. Pp. 139-
195.
Lota, K., Agieszka S., and Grzegorz L. 2010. Supercapacitors Based on Nickel
Oxide/Carbon Materials Composites. International Journal of
Electrochemistry. Vol. 2011. Pp. 1-6.
-
4
Lowell, S. and Joan, E.S. 1984.Powder Surface Area and Porosity.Chapman and
Hall. New York. Pp. 17-35.
Lu, W., Rachel H., Liangti Q., and Liming D. 2011. Nanocomposite Electrodes
for High Performance Supercapacitors. The Journal of physical Chemistry
Letters. Vol. 2. Pp. 655-660.
Martin, A., James S., dan Arthur C. 1993. Farmasi Fisik: Dasar-dasar Farmasi
Fisik dalam Ilmu Farmasi. Universitas Indonesia. Depok.
Montes, J.M., F.G. Cuevas, and J. Cintas. 2008. Porosity Effect on The Electric
Conductivity of Sintered Powder Compacts. Applied Physics A Materials
Science & Processing. Vol. 92. Pp. 375-380.
Moon, J.S., Hyea K., Dong C.L., Jung, T.L., and Gleb Y. 2015. Increasing
Capacitance of Zeolite-Templated Carbons in Electric Double Layer
Capacitor. Journal of the Electrochemical Society. Vol. 162 (5). Pp. 5070-
5076.
Muresan, L.M. 2011. Zeolite Modified Electrodes with Analytical
Application.Pure Application Chemistry. Vol. 83, No. 2. Pp. 325-343.
Murkami, Y., Takeshi K., Yoshiro., Hayato K., Xiao G.Z., and Yushio T. 1997.
Porous Ruthenium Oxide Electrode Prepared by Adding Lanthanum
Chloride to The Coating Solution. Journal of Alloys and Compounds. Vol.
261. Pp. 178-181.
Octaviani, S. 2012. Sintesis dan Karakterisasi Zeolit ZSM-5 Mesopori dengan
Metode Desilikasi dan Studi Awal Katalis Oksidasi Metana. (Skripsi)
Universits Indonesia. Depok. Hal 14-18.
Ojha, K., Narayan C.P., and Amar N.S. 2004. Zeolite from Fly Ash: Synthetis and
Characterization. Bull Material Science. Vol.27, No. 26. Pp. 555-564.
Oktaviani, Y. dan Mutaqqin A. 2015. Pengaruh Temperatur Hidrotermal terhadap
Konduktivitas Listrik Zeolit Sintesis dari Abu Dasar Batu Bara dengan
Metode Alkali Hidrotermal. Jurnal Fisika Unand. Vol. 4, No. 4. Hal 358-
364.
Perry, R.H. dan Don W.G. 1997. Chemical Engineers Handbook. Mc Graw Hill.
New York.
Piercy, B. 2010. Zeolite Templated Sucrose Drived Carbons for Supercapacitors.
Georgia Institute of Technology Surf. New York. Pp. 1.
Prandika, L dan Diah S. 2013. Analisis Sifat Kapasitif Kapasitor Elektrokimia
WO3 Hasil Sintesa Sol Gel dengan Variasi Temperatur Kalsinasi. Jurnal
Teknik Pomits. Vol. 2, No. 2. Hal. 372-377.
-
5
Rawale, S. and Chandan K. 2015. Study and Analysis of Supercapacitor with its
Application. Internasional Research Journal of Engineering and
Technology. Volume 02, Issue 03. Pp. 2194-2196.
Rolison, D.R. 1990. Zeolite-Modified Electrodes and Electrode Modifies Zeolite.
Chemical Review. Vol. 90, No.5. Pp. 867-878.
Santos, P.S., H.S. Santos, and S.P. Toledo. 2000. Standard Transition Aluminas:
Electron Microscopy Studies. Materials Research. Vol. 3, No.4. Pp. 104-
114.
Sari, W.P. 2012. Sintesis dan Karakterisasi Komposit Zeolit Glassy Carbon dan
Aplikasinya sebagai Zeolite-Modified Electrode (ZME) untuk Indikator
Asam Askorbat. (Skripsi) Universitas Indonesia. Depok. Hal. 24.
Sembiring, S. dan Pulung KK. 2007. Pengaruh Suhu Sintering terhadap
Karakteristik Termal dan Mikrostruktur Silika Sekam Padi. Jurnal Sains
MIPA. Vol 13, No. 3. Hal. 233-239.
Shaw, B.R., Kenneth E.C., Christopher J.L., Jeffrey A.S., and Marta T. 1988.
Voltammetric Response of Zeolite-Modified Electrodes. Journal of
Electrochem Society: Electrochemical Science and Thechnology. Vol. 135,
No.4. Pp. 869-876
Shukla, A.K., S. Sampath, and K. Vijayamohanan. 2000. Electrochemical
Supercapacitors: Energy Storage Beyonde Batteries. Current Science. Vol.
79, No. 12. Pp. 1656-1661.
Skoog, D.A., D.M.West., and F.J. Holler. 1988. Fundamentals of Analytical
Chemistry. Saunders College Publishing. New York. Pp. 384-390.
Snook, G.A., Ipon K., and Adam S.B. 2011. Conducting Polymer Based
Supercapacitor Device and Electrodes. Journal of Power Source. Vol. 196.
Pp. 1-12.
Studiawan, H., Tutiek P., and Tan Y. 2015. Uji ToksisitasSubkronik Mineral
Zeolit Alam Malang-2(M-2) yang Diaktivasi secara Fisik pada Memencit
Jantan. Majalah Farmasi Airlangga. Vol. 5, No. 1. Hal. 30-32.
Sutarti, M., dan Minta R. 1994. Zeolit. Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah.
Jakarta.
Suryanarayana, C. and M.G. Norton. 1998. X-Ray Diffraction: A Partical
Approach. Springer. New York.
Taer, E., Zulkifli, Sugianto, R. Syech, dan R. Taslim. 2015. Analisa Siklik
Voltametri Superkapasitor menggunakan Elektroda Karbon Aktif dari
-
6
Kayu Karet berdasarkan Variasi Aktivator KOH. Prosiding Seminar
Nasional Fisika (E-Journal). Volume IV. Hal. 1-6.
Utomo, M.P. 2008. Deaktivasi Katalis pada Konversi Pentanol menjadi Pentana
dengan Katalis Pt/Zeolit. Seminar Nasional Kimia. Hal. 1-9.
Wang, H., Zhengbao W., Limin H., Anupam M., Brett H., and Yushan Y. 2001.
High-Surface-Area Zeolite Silica with Mesoporosity. Journal of Material
Chemistry. Vol. 11. Pp. 2307-2310.
Waseda, Y., Eiichiro M., and Kozo S. 2011. X-Ray Diffraction Crystallography.
Springer. London. Pp. 3.
Weitkamp, J. and Lothar p. 1999. Catalysis and Zeolites: Fundamentals and
Applications. Springer-Verlag. Berlin. Pp. 336.
Wilson, J.R. 2010. Minerals and Rocks. Richard Wilson and Ventus Publishing.
E-Book. Hal. 55 dan 66.
Widyantoro, A.T.T. dan Diah S. 2013. Pengaruh Variasi Temperatur Kalsinasi
terhadap Sifat Kapasitif Kapasitor Elektrokimia Tungsten Trioksida (WO3)
Hasil Sintesa Sol Gel. Jurnal Teknik Pomits. Vol.2, No.1. Hal. 1-6.
Xu, H., Qiuming G., Hongliang G., and Huanlei W. 2010. Hierarchical Porous
Carbon Obtained Using the Template of NaOH-Treated Zeolite and Its High Perpormance as Supercapacitor. Microporous and Mesoporous
Materials. Vol. 133. Pp. 106-114.
Yong, C.C. and John W. 2001. Mechanical Activation Triggered Gibbsite to
Bohmite Transition and Activation Derived Alumina Powders. Journal of
The American Ceramic Society. Vol. 84, No. 6. Pp. 1225-1230.
Yunica, F. dan Muttaqin A. 2013. Karakterisasi Sifat Listrik PaNi: Zeolit Faujasit
Na-X dari Limbah Bottom Ash. Jurnal Fisika Unand. Vol. 2, No. 4. Hal
284-288.
Zed, F., Yenny D., dan Ainur R. 2014. Outlook Energi Indonesia 2014.
Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral. Jakarta. Hal. 2-3.
Zhang, L.L., Rui Z., and X.S. Zhao. 2010. Graphene Based Materials as
Supercapacitors Electrodes. Journal of Matter Chemistry. Vol. 20. Pp.
5983-5992.