Sintesis Dan Karakterisasi Karbon Aktif dari Biomassa Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan Aktivator ZnCl2 dan H3PO4 Sebagai Material Elektroda Superkapasitor

Togatorop, Ester Rimma Suryani and Dr. Yusuf Wibisono,, STP, M.Sc and Resti Marlina,, M.Si (2022) Sintesis Dan Karakterisasi Karbon Aktif dari Biomassa Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan Aktivator ZnCl2 dan H3PO4 Sebagai Material Elektroda Superkapasitor. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah padat terbesar dari sisa pengolahan tanda kelapa sawit. TKKS memiliki kandungan kelompok lignoselulosa yang tinggi sehingga berpotensi untuk diolah menjadi karbon aktif. Untuk mengkonversi biomassa TKKS menjadi karbon aktif dibutuhkan proses karbonisasi dan aktivasi. Karbon aktif dari biomassa memiliki potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai material elektroda pada superkapasitor. Hal ini dikarenakan karbon aktif dari biomassa memiliki luas permukaan yang besar, ukuran volume pori yang tersebar merata. Penelitian ini dilakukan untuk menganalisa pengaruh penambahan variasi agen aktivasi kimia ZnCl2 H3PO4 terhadap kadar air, kadar abu, zat terbang, fixed carbon, daya serap metilen biru dan pengaruh terkadap karakteristik secara fisik dan elektrokimia. Sehingga dapat diketahui karbon aktif yang memilki karakteristik terbaik sebagai material penyusun elektroda superkapasitor. Proses pembuatan karbon aktif dilakukan dengan menggunakan proses karbonisasi dan aktivasi. Proses karbonisasi dilakukan dengan menggunakan metode hidrotermal pada suhu 180oC selama 8 jam dengan rasio perbandingan TKKS dan air adalah 1:15 (b/v). Pada proses aktivasi dilakukan secara kimia menggunakan ZnCl2 dan H3PO4 dengan variasi sampel dan agen aktivasi adalah 1:3 dan 1:4 (b/v). sampel yang sudah diaktivasi kemudian akan dipirolisis menggunakan suhu 800oC selama 1 jam. Sintesis karbon aktif yang dilakukan mengggunakan metode hidrotermal-pirolisis menghasilkan karbon aktif dengan gabungan mikropori dan mesopori. Metode hidrotermal-pirolisis menghasilkan fixed carbon berkisar pada 86-95% Variasi agen aktivasi memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai kadar air, kadar abu, dan daya serap metilen biru namun tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai zat terbang. Hasil pengujian FTIR karbon aktif dengan agen aktivasi ZnCl2 dan H3PO4 sudah menunjukkan ikatan selulosa yang terdapat pada TKKS sudah banyak yang terputus akibat dari proses karbonisasi. Pada hasil XRD puncak amorf terdeteksi pada sudut 2θ 22,5° dan 44° yang menujukkan puncak (002) dan (100). Dari hasil XRD juga dapat dilihat sturktur karbon yang terbentuk adalah amorf dengan nilai kristalit karbon aktif ZnCl2 sebasar 1,34 nm dan karbon aktif H3PO4 sebesar 0,94 nm. Dari hasil pengujian adsorpsi-desorpsi N2 diketahui bahwa luas permukaan BET tertinggi pada karbon aktif ZnCl2 1:4 yaitu 831,584 m2/g dan yang terkecil pada karbon aktif H3PO4 1:3 yaitu 675,412 m2/g, luas permukaan karbon aktif dengan rasio aktivator 1:4 lebih tinggi dibandingkan dengan rasio 1:3. Hasil pengujian juga menunjukkan bahwa karbon aktif sudah membentuk struktur pori dengan dominasi mesopori-mikropori. Hasil pengujian Cyclic Voltammetry menujukkan bahwa karbon aktif ZnCl2 dan H3PO4 sudah membentuk kurva hysteresis double layer, sedangkan untuk nilai kapasitansi tertinggi pada karbon aktif ZnCl2 1:4 pada scan rate 10 mV/s yaitu sebesar 129.3301 F/g. Saran yang dapat dipertimbangkan dalam penelitian selanjutnya untuk menyempurnakan penelitian ini yaitu perlu dilakukan proses pencucian yang lebih baik untuk hasil karbon aktif yang lebih bersih tanda adanya sisa agen aktivasi dan melakukan optimasi agen aktivasi dan suhu karbonisasi untuk memperoleh mesopori yang lebih banyak.

English Abstract

Oil Palm Empty Fruit Bunches (TKKS) are the largest solid waste from the rest of the processing of palm oil marks. OPEFB has the potential to be processed into activated carbon because of its high lignocellulose content. To convert EFB biomass into activated carbon, a carbonization and activation process is required. Acivated carbon from biomass has a large enough potential to be used as electrode material in supercapacitors. This is because activated carbon from biomass has a large surface area, the size of the pore volume is evenly distributed. This study was conducted to analyze the effect of adding variations of the chemical activating agent ZnCl2 H3PO4 to moisture content, ash content, volatile matter, fixed carbon, absorption of methylene blue and the effect on physical and electrochemical characteristics. So that it can be seen that activated carbon has the best characteristics as a material for supercapacitor electrodes. The process of making activated carbon is carried out using a carbonization and activation process. The carbonization process was carried out using the hydrothermal method at a temperature of 180oC for 8 hours with a ratio of OPEFB and water 1:15 (w/v). The activation process is carried out chemically using ZnCl2 and H3PO4 with variations of samples and activating agents are 1:3 and 1:4 (w/v). The activated sample will then be pyrolyzed using a temperature of 800oC for 1 Synthesis of activated carbon was carried out using the hydrothermal-pyrolysis method to produce activated carbon with a combination of micropores and mesopores. The hydrothermal-pyrolysis method produces fixed carbon in the range of 86-95%. Variation of activating agent has a significant effect on the value of moisture content, ash content, and absorption of methylene blue but does not have a significant effect on the value of volatile matter. The results of the FTIR test of activated carbon with ZnCl2 and H3PO4 activation agents have shown that the cellulose bonds contained in OPEFB have been broken due to the carbonization process. In XRD results, amorphous peaks were detected at angles of 2θ 22.5° and 44° which showed peaks (002) and (100). From the XRD results, it can also be seen that the carbon structure formed is amorphous with the values cristal of activated carbon ZnCl2 is 1,34 nm and activated carbo H3PO4 is 0,94 nm and Lc being 3 nm and 1.22 nm. From the results of the N2 adsorption-desorption test, it is known that the highest BET surface area on ZnCl2 1:4 activated carbon is 831.584 m2/g and the smallest is on H3PO4 1:3 activated carbon which is 675,412 m2/g, the surface area of activated carbon with an activator agent ratio of 1 :4 is higher than the 1:3 ratio. The test results also show that activated carbon has formed a pore structure with mesoporous-microporous dominance. The results of the Cyclic Voltammetry test show that activated carbon ZnCl2 and H3PO4 have formed a double layer hysteresis curve, while the highest capacitance value for activated carbon ZnCl2 1:4 at a scan rate of 10 mV/s is 129.3301 F/g. Suggestions that can be considered in further research to improve this research are that it is necessary to do a better washing process for cleaner activated carbon results indicating the presence of residual activation agents and optimize the activation agent and carbonization temperature to obtain more mesopores.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	0522100081
Uncontrolled Keywords:	H3PO4, Karbon Aktif, Superkapasitor, TKKS, ZnCl2,Activated Carbon, H3PO4, OPEFB, Supercapasitor, ZnCl2.
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 630 Agriculture and related technologies
Divisions:	Fakultas Teknologi Pertanian > Keteknikan Pertanian
Depositing User:	Sugeng Moelyono
Date Deposited:	11 Jul 2022 06:48
Last Modified:	11 Jul 2022 06:48
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/191859

Text (DALAM MASA EMBARGO) ESTER RIMMA SURYANI TOGATOROP.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (1MB)

Actions (login required)

View Item