PENGARUH TEMPERATUR KALSINASI TERHADAP KAPASITANSI SUPERKAPASITOR PADA KOMPOSIT TIO2 ARANG AKTIF KULIT BIJI METE Muhammad Anas dan Hunaidah

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

PENGARUH TEMPERATUR KALSINASI TERHADAP KAPASITANSI
SUPERKAPASITOR PADA KOMPOSIT TIO2 ARANG
AKTIF KULIT BIJI METE
Muhammad Anas dan Hunaidah
Jurusan Pendidikan Fisika FKIP, Universitas Halu Oleo, Kendari
Email : anas_colle@yahoo.com

ABSTRACT
The research problem would be solved in this research is the dependence TiO2-activated
carbon composite of the cashew nut shell against the capacitance supercapacitor on the
calcination temperature. To solve the problems, we determine the influence of calcination
temperature on the capacitance supercapacitor to the composite TiO2-activated charcoal
cashew nut shell. The composite TiO2 - activated charcoal cashew nut shell passed
through a heating process for 5 hours with calcination varies temperature. The activated
composite then used as a supercapacitor electrode material. Some characteristic of the
electrode are reported.

Keywords: Calcination temperature, supercapasitor, cashew nut shell, TiO2-activated
carbon compositee

mempunyai luas permukaan yang besar,

A. PENDAHULUAN
Dari tahun ke tahun kebutuhan

kemampuan menyimpan enegi yang

energi listrik terus meningkat. Energi

besar, prinsip yang sederhana dan

listrik

kontruksi yang mudah [1]

menjadi

kebutuhan

pokok


manusia di segala sektor, baik dalam

Superkapasitor merupakan salah

sektor industri, telekomunikasi maupun

satu devais penyimpanan energi yang

transportasi. Oleh karena itu harus

berkapasitansi

dilakukan penghematan energi listrik,

Equivalent Series Resistant (ESR) yang

salah satunya dengan menggunakan alat-

rendah serta memiliki waktu pakai yang


alat elektronik yang efisien dan hemat

lama dibanding baterai. Pada dasarnya,

energi.

prinsip dari superkapasitor ini sama

Superkapasitor

penyimpan energi

sebagai

alat

dan arang aktif

biasanya dipilih sebagai bahan elektroda


dengan

baterai

tinggi,

sekunder

memiliki

yaitu

menggunakan sistem elektroda (anoda

dalam pembuatan superkapasitor karena

37

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)


dan katoda) dan sistem elektrolit. Dalam

baterai, proses penyimpanan muatan

berlangsung

yaitu

kemudian diaktivasi menjadi arang aktif

perpindahan elektron melewati interface

dan selanjutnya arang aktif tersebut akan

elektroda,

sedangkan

dijadikan sebagai bahan elektroda dalam


superkapasitor

proses

secara

Faradaic,

dalam

penyimpanan

pembuatan

superkapasitor.Selanjutnya

muatan adalah non-Faradaic yaitu tidak

arang yang telah diaktivasi dicampurkan


ada transfer elektron melewati interface

dengan beberapa bahan kimia sehingga

elektroda. [2]

membentuk komposit dan diaktivasi

Berdasarkan penelitian terdahulu
yang

melihat

(temperatur

pengaruh
dan

kalsinasi


durasi)

dari

kembali

dengan

menggunakan

temperatur kalsinasi selama beberapa
jam.

Kalsinasi

dilakukan

pada


kaolinit/TiO2 komposit pada sifat fisiko

temperatur tinggi tanpa terjadi pelelehan

kimia dan pada hasil pengurangan CO2

dan disertai dengan penambahan reagen.

fotokatalitik. Ditetapkan bahwa kondisi
kalsinasi

yang

berbeda

tidak

II LANDASAN TEORI

mempengaruhi komposisi fase TiO2,


Temperatur kalsinasi merupakan

hanya garis difraksi anatase ditemukan

bentuk perlakuan panas pada komposit

dalam

semua

sampel

kaolinit/TiO2.

TiO2-arang aktif kulit biji mete yang

sedikit

kalsinasi


bertujuan mengubah suatu senyawa

mempengaruhi luas permukaan spesifik

karbon menjadi senyawa oksida, namun

komposit

masih dibawah titik leleh. Pemanasan

Penurunan

dengan

kaolinit/TiO2 dibandingkan
tanpa

kalsinasi

komposit

dengan cara kalsinasi yang diberikan

yang

pada komposit TiO2 – arang aktif kulit

terkait erat dengan suhu sertadurasi

biji mete merupakan bentuk aktivasi

kalsinasi. Ukuran kristal meningkat

terhadap komposit tersebut. Kalsinasi

dengan peningkatan suhu kalsinasi dan

selama 5 jam mampu merubah struktur

durasi. Hasil tertinggi yang diperoleh

penyusun dari komposit TiO2 – arang

atas

aktif.

kaolinit/TiO2.

katalis

dari18-23nm;

Ukuran

dengan

kristal

ukuran

sampel

kristal

Superkapasitor

tersebut

sebagai

alat

dikalsinasi pada 600°C untuk waktu

penyimpan energi , telah digunakan

yang berbeda 1 jam, 2jam, dan 3jam [3]

secara luas pada bidang elektronik dan

Pada penelitian ini, limbah kulit
biji mete diolah menjadi arang. Arang

transportasi,

seperti

sistem

telekomunikasi digital, komputer dan

yang telah melewati proses karbonasi

37

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

pulse layer system, hybrid electrical
vehicles,

dan

Superkapasitor
kelebihan

sebagainya
memiliki

dibanding

[6].

banyak

dengan

Kapasitor

dengan persamaan tegangan

VC  VS (e 

penyimpan energi yang lain seperti

memiliki jumlah siklus yang relatif
banyak (>100000 siklus),
energi

yang

tinggi,

kerapatan

suatu

kapasitor

adalah

disederhanakan menjadi:

1

sesuai

VC  VS (1  e

)

V IN
VOu t

(1)

Arus I akan berhenti mengalir

sama dengan tegangan sumber V S ,

2

1

Digunakan hubungan

dengan

(I=0) pada saat tegangan kapasitor C

(4)

R

XC 

C
RC

V IN
VOut

0

untuk XC, hasil yang di dapat yaitu:

persamaan berikut:
t

2

Setelah menyelesaikan persamaan

tegangan pada kapasitor akan naik
eksponensial

R2

X C2 

sumber melalui hambatan ke kapasitor,

secara

.(3)

XC

Dari persamaan di atas dapat

pengisian dan pengosongan muatannya.

ditutup maka akan mengalir arus dari

R 2  X C2

V IN

VOut

saat

Dalam rangkaian RC apabila saklar

(2)

)

masukan dan tegangan keluaran, yaitu:

Dua hal yang perlu diperhatikan
pada

RC

dihitung dengan perbandingan tegangan

menyimpanenergi yang besar, prinsip

mudah [1,6]

t

Kapasitansi dan induktansi dapat

kemampuan

yang sederhana dankonstruksi yang

mengeluarkan

kembali energi listrik yang disimpannya

alat

batrey. Dari sisi teknis superkapasitor

akan

1
2fX C

(6)

Persamaan dasar yang digunakan
untuk mendapatkan nilai kapasitansi
yaitu:

proses tersebut dinamakan pengisian
kapasitor.
C

37

V IN
VOut

2

2Rf

1

.(7)

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

Kapasitansi

spesifik

dari

sehingga mencapai temperatur kamar

superkapasitor dapat dihitung dengan

hingga hari kedua. Selanjutnya pada hari

persamaan berikut:

kedua diberikan perlakuan yang sama
seperti sebelumnya yakni 1 jam pertama
temperaturnya dinaikan dan selanjutnya

Dimana,

adalah kapasitansi

spesifik elektroda tunggal dari bahan
elektroda,

adalah arus listrik,

diturunkan

pada

temperatur

kamar,

begitupula pada hari ketiga. Setelah
direaksikan dalam autoklave, komposit

adalah waktu,

adalah perubahan

tegangan, dan

adalah massa bahan

HCL sebesar 500 ml. Komposit yang

elektroda dalam satu elektroda [7-

telah menjadi bubur kemudian disaring

10]

dan dicuci dengan aquadest, selanjutnya

1. Pembuatan Komposit

komposit tersebut dimasukan ke dalam

Pembuatan komposit dilakukan
dengan proses pencampuran arang dan

tersebut diaduk dan ditambahkan 0,05 M

oven.
2. Pemanasan

TiO2 dengan perbandingan 1,33g arang
aktif

dan

3,5g

TiO2

dengan

dengan

temperatur

Kalsinasi
Pemanasan

dilakukan

dengan

menggunakan

blender,

selanjutnya

memasukan sampel (komposit TiO2-

ditambahkan

NaOH

sehingga

arang aktif) ke dalamtanurselama 5 jam

membentuk seperti bubur dengan lama

untukmasing-masingsampel.

pengadukan

proses

pengadukan,

1
bubur

jam.

Setelah
disiapkan

Untuk

pemanasaninitemperaturkalsinasidivaria

direaksikan dalam autoklaf pada 125oC

sikanyaitu 400oC, 550oC, 700oC, 850oC,

selama 72 jam (tiga hari tiga malam).

hingga 1000oC

Temperatur awal yang diberikan yaitu
125 oC selama beberapa jam, kemudian
setelah mencapai temperatur 125 oC
maka temperaturnya diturunkan

37

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

3. Pembuatan dan pengukuran superkapasitor
a. Wadah

Kolektor
(plat tembaga)

Bahan elektroda
Komposit TiO2-arang aktif

separator
(mika)

Kawat tembaga
1
,2cm
1,5cm
2cm

Gambar 1. Pembuatan wadah superkapasitor
Wadah kapasitor berukuran panjang 2 cm, lebar 1,2 cm, dan tinggi 1,5 cm. Sisi
kanan dan kiri wadah tersebut diberi lubang, selanjutnya kawat tersebut akan
dihubungkan dengan plat tembaga yang berfungsi sebagai kolektor yang berukuran 1,3
mm x 0,8 mm. Selain itu terdapat separator yang berbahan mika dengan ukuran yang
sama dan ketebalan 0,15mm.

b. Penyisipan komposit ke dalam wadah superkapasitor
Komposit yang telah dikalsinasi dimasukan ke dalam wadah dan diteteskan larutan
elektrolit (LiNO3). Komposit yang terisi dalam wadah sebanyak 0,7 gr tiap satu
superkapasitor. Superkapasitor terdiri atas bahan elektroda, separator, kolektor, dan
larutan elektrolit.

c. Pengukuransuperkapasitor

Keterangan:
1.
2.
3.
4.

Osiloskop
Signal generator
Potensiometer
Resistor

5. Kapasitor
Gambar 2. Desain pengukuran kapasitansi superkapasitor

37

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

III.

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. KapasitansiSuperkapasitorKomposit TiO2-Arang AktifKulitBiji Mete
Tabel

1.

Parameter

Sel

Superkapasitor

Elektroda

Arang

Aktif

dengan

Memvariasikan Temperatur kalsinasi
N

Temperatur

f

VIN

VOut

R

(oC)

(Hz)

(Volt)

(Volt)

(Ohm)

1.

400

0,005

3,4

1,6

2.

550

0,005

3,12

3.

700

0,003

4.

850

5.

1000

O
.

VIN/
VOut

C (Farrad)

1000

1,6

0,05971337

1,52

1000

1,52

0,05708812

3,4

1,48

1000

1,48

0,10977865

0,029

3,12

1,52

1000

1,52

0,00984277

0,4

3,04

1,52

1000

1,52

0,00068951

Berdasarkan hasil pengukuran pada Tabel1 dapat dilukiskan secara grafik hubungan
kapasitansi dengan temperatur kalsinasi pada komposit TiO2 – arang aktif kulit biji mete
adalah sebagai berikut:
0.12

kapasitansi (F)

0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0

200

400

600

800

1000

temperatur kalsinasi (ºC)

Gambar3.Grafik hubungan antara suhu kalsinasi terhadap kapasitansi
Grafik hubungan kapasitansi superkapasitor dan temperatur kalsinasi (400 oC,
550oC, 700oC, 850oC, hingga 1000oC) memperlihatkan nilai kapasitansi yang dihasilkan
tidak stabil. Hal ini terlihat dari kapasitansi yang dihasilkan pada temperatur 400oC yaitu
0,059F, sedangkan pada temperatur 550oC sebesar 0,057F, dari nilai kapasitansi yang
dihasilkan jelas terlihat bahwa nilainya mengalami penurunan sedangkan pada
37

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

temperatur 700oC nilai kapasitansinya kembali mengalami kenaikan yaitu 0,1F dan pada
temperatur berikutnya mengalami penurunan kembali.

2. BentukGelombangTeganganMasukandanTeganganKeluaran

Gambar3.Gelombangteganganmasukandankeluaranpadatemperaur400oC.

Gambar 4.Gelombangteganganmasukandankeluaranpadatemperatur550oC.

Gambar 4.Gelombangteganganmasukandankeluaranpadatemperatur700oC.

3. Waktu Pengisiandan Pengosongan Superkapasitor
100

perfomance (s)

80
60
Waktu Pengisian

40

Waktu Pengosongan
20
0
400

550

700

850

1000

Temperatur kalsinasi(ºC)

Gambar 5. Grafik hubungan antara temperatur kalsinasi terhadap waktu pengisian
dan pengosongan

37

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

.
Pada sampel komposit TiO2-arang
aktif yang dikalsinasi pada temperatur
o

permukaannya

semakin

besar

dan

400 C nilai kapasitansi yang terukur

begitupula

dengan

yaitu 0,059713376 F Selanjutnya pada

sedangkan

teori

temperatur 550oC nilai kapasitansi yang

berdasarkan

terukur yaitu 0,057088121, sedangkan

dilakukan

mengatakan

pada temperatur 700 C nilai kapasitansi

meningkatnya

temperatur

yang terukur yaitu 0,109778657. Sampel

aktivasi cenderung menaikan kadar abu

dengan temperatur 850oC menghasilkan

dan akibat dari munculnya abu tersebut

nilai kapasitansi sebesar 0,009842779 F,

akan menutupi pori-pori arang aktif.

o

o

ukuran

pori,

benaddi

penelitian

(2002)

yang

telah
bahwa

dan

lama

sedangkan untuk temperatur 1000 C

Dari

nilai kapasitansi yang terukur yaitu

dikaitkan dengan penelitian ini maka

0,000689 F. Data yang dihasilkan

jelas bahwa ketika komposit TiO2- arang

terlihat bahwa nilai kapasitansi dengan

aktif yang diberikan perlakuan panas di

o

beberapa

penelitian

tersebut

temperatur diatas 700 C mengalami

atas 700oC luas permukaannya akan

penurunan,

lebih

semakin besar dan ukuran porinya akan

rendah dibandingkan dengan temperatur

semakin lebar, namun ukuran pori yang

hasilnyapun

jauh

o

di bawah 700 C, artinya bahwa arang
o

diharapkan adalah ukuran pori dimana

aktif pada temperatur di atas 700 C

ion-ion elektrolit dapat masuk ke dalam

merupakan arang yang tidak layak untuk

pori. [8-10].

digunakan

sebagai

bahan

elektroda

superkapasitor.
Ada

IV.

banyak

faktor

yang

menyebabkan besarnya nilai kapasitansi
pada

temperatur

Berdasarkan

di

rujukan

700oC.

atas

penelitian

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang
telah dilakukan
kalsinasi

bahwa temperatur

mempengaruhi

kapasitansi

superkapasitor

nilai
komposit

sebelumnya yang telah dilakukan oleh

TiO2- arang aktif. Temperatur kalsinasi

Tanaka (1996) teorinya menyatakan

mampu

bahwa “ eningka nya e pera ur dan

struktur kristal

lama aktivasi menyebabkan luas

komposit TiO2- arang aktif, sehingga

merubah

luas

permukaan,

dan ukuran pori pada

dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi
temperatur

kalsinasi

maka

rendah nilai kapasitansinya.

37

semakin

Pengaruh Temperatur……………………………………………………………………………….(Anas,dkk)

Y.

DAFTAR PUSTAKA
[1] An, K. H., Kim, W. S., Park, Y. S.,

(2001),

Using

Supercapacitors

Single-Walled

Carbon

Choi, Y. C., Lee, S. M., Chung, D.

Nan.otube Electrodes, Adv. Mater.

C., Bae, D. J., Lim, S. C., and Lee,

vol. 13, no. 7, pp. 497-500.

[2] Martin, R.. 2012. Pengaruh Kalsinasi
(Temperatur

[3]

H.,

dan

Durasi)

calcination

temperature

on

the

dari

physical–chemical properties and

Kaolinit/TiO2 Komposit pada Sifat

photocatalytic activities of Ni,La

Fisikokimia

codoped

dan

pada

Hasil

SrTiO3.

Journal

of

Pengurangan CO2 Fotokatalitik. Vol

Hazardous

LVIII, No 4.p.10-22, ISSN 1802-

CLXXVIII, Nr. 1-3, pp. 233-242.

5420.

ISSN 0304-3894.

Ariyanto

T.,

Rochmadi,

P.

(2012).

Imam,

2010,

dan

[7] Mclucas, Jim. 2010. Design Ideas

Pengaruh

Circuit Synchronizes Sensors and

Struktur Pori terhadap Kapasitansi
Elektroda

Materials.

Superkapasitor

Cameras.

yang

[8] Putu, Gusti. 2015. Analisis Sifat

dibuat dari Karbon Nanopori. Jurnal

Listrik Komposit TiO2 – Arang

Reactor,Vol. 14 No. 1, April 2012,

Aktif dari Kulit Biji Mete. Skripsi.

Hal, 25-32.

FKIP

[4] Endo, T.,Kim, K., and Ishi, (2001).
High Power Electric Doble Layer

Universitaas

Halu

Oleo.

karbon

aktif,

Kendari:
[9]

Anonim,

2014c,

Capacitor (EDLCs); from Operating

http://www.thomasnet.com/karbon_

Principle Size in advanced Activated

aktif.php. Diakses pada tanggal 11

Carbons. Carbon Science, Vol 1, pp.

Mei 2014

117-128.

[10] Shukla, A.K., Sampath, S., and

[5] Haniffudin, N, D. Susanti,Pengaruh

Vijayamohanan,

Variasi Temperatur Karbonisasi dan

Electrochemical

Temperatur Aktivasi Fisika dari

Energy Storage Beyond Batteries,

Elektroda Karbon Aktif Tempurung

Current Science, vol. 79, no. 12.

Kelapa dan Tempurung Kluwak
terhadap Nilai Kapasitansi Electric
Double Layer Capacitor (EDLC).
ITS. Surabaya.
[6] Jia, A.; Liang, X.; Su, Z.; Zhu, T.;
Liu, S. Synthesis and the effect of

37

K.,

(2000),

Supercapacitors:

Dokumen yang terkait

FREKUENSI KEMUNCULAN TOKOH KARAKTER ANTAGONIS DAN PROTAGONIS PADA SINETRON (Analisis Isi Pada Sinetron Munajah Cinta di RCTI dan Sinetron Cinta Fitri di SCTV)

27 310 2

MANAJEMEN PEMROGRAMAN PADA STASIUN RADIO SWASTA (Studi Deskriptif Program Acara Garus di Radio VIS FM Banyuwangi)

29 282 2

APRESIASI IBU RUMAH TANGGA TERHADAP TAYANGAN CERIWIS DI TRANS TV (Studi Pada Ibu Rumah Tangga RW 6 Kelurahan Lemah Putro Sidoarjo)

8 209 2

Analisis Sistem Pengendalian Mutu dan Perencanaan Penugasan Audit pada Kantor Akuntan Publik. (Suatu Studi Kasus pada Kantor Akuntan Publik Jamaludin, Aria, Sukimto dan Rekan)

136 695 18

ANALISIS PROSPEKTIF SEBAGAI ALAT PERENCANAAN LABA PADA PT MUSTIKA RATU Tbk

273 1263 22

DOMESTIFIKASI PEREMPUAN DALAM IKLAN Studi Semiotika pada Iklan "Mama Suka", "Mama Lemon", dan "BuKrim"

133 700 21

PENERIMAAN ATLET SILAT TENTANG ADEGAN PENCAK SILAT INDONESIA PADA FILM THE RAID REDEMPTION (STUDI RESEPSI PADA IKATAN PENCAK SILAT INDONESIA MALANG)

43 322 21

PENERAPAN MEDIA LITERASI DI KALANGAN JURNALIS KAMPUS (Studi pada Jurnalis Unit Aktivitas Pers Kampus Mahasiswa (UKPM) Kavling 10, Koran Bestari, dan Unit Kegitan Pers Mahasiswa (UKPM) Civitas)

105 442 24

PEMAKNAAN BERITA PERKEMBANGAN KOMODITI BERJANGKA PADA PROGRAM ACARA KABAR PASAR DI TV ONE (Analisis Resepsi Pada Karyawan PT Victory International Futures Malang)

18 209 45

STRATEGI KOMUNIKASI POLITIK PARTAI POLITIK PADA PEMILIHAN KEPALA DAERAH TAHUN 2012 DI KOTA BATU (Studi Kasus Tim Pemenangan Pemilu Eddy Rumpoko-Punjul Santoso)

119 459 25