Sintesis Graphene-Like Berbasis Biomassa Tempurung Kelapa serta Aplikasinya Sebagai Elektroda pada Metal-Air Battery

Dewayanti, Nur Anggita Ayu (2018) Sintesis Graphene-Like Berbasis Biomassa Tempurung Kelapa serta Aplikasinya Sebagai Elektroda pada Metal-Air Battery. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

This is the latest version of this item.

[img]
Preview
Text
02211650010015-Master_Thesis.pdf - Accepted Version

Download (1MB) | Preview

Abstract

Pada saat ini penelitian tentang metal-air battery sedang marak dikembangkan seiring berkembang luasnya piranti penyimpanan energi. Salah satu bagian yang sangat menarik untuk dikembangkan dari metal-air battery adalah mekanisme reaksi reduksi oksigen pada lapisan hidrofobik dari katoda. Pada saat ini, banyak penelitian yang mengembangkan pemanfaatan platina. Namun, eksklusifitas dari platina mengakibatkan bahan ini tidak dapat digunakan dalam jaringan yang luas dan jangka panjang, sehingga diperlukan material berpori alternatif untuk menggantikan platina sebagai elektroda pada metal-air battery yaitu material berbasis karbon salah satunya adalah graphene-like. Arang tempurung kelapa memiliki kandungan karbon mencapai 88%, sehingga memiliki peluang untuk menjadi bahan baku sintesis graphene-like. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan teknik sintesis graphene-like dari arang tempurung kelapa, pada penelitian ini teknik sintesis menggunakan metode Hummer modifikasi dengan bantuan larutan asam sulfat, kalium permanganate, natrium karbonat, dan larutan asam peroksida. Adapun karakterisasi yang akan dilakukan dalam penelitian ini antara lain : X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Brunauer-Emmett-Taller (BET), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transfer Infra Red (FTIR), Uji hidrofobisitas, Uji absorbansi, dan Uji performansi. Berdasarkan hasil yang diperoleh arang tempurung kelapa memiliki potensi untuk dijadikan sebagai elektroda pada Metal-Air Battery. Hasil terbaik diperoleh pada ukuran arang 120 mesh, dengan tahapan sintesa kalsinasi menggunakan KOH, selanjutnya Hummer Modifikasi dengan suhu 800C, dan disertai proses reduksi menggunakan asam sitrat. Berdasarkan hasil analisa XRD dan Raman Spektroskopi partikel yang dihasilkan menyerupai graphene-like, dengan luas permukaan mencapai 642,45 m2/g, dengan diameter pori ±5nm, morfologi pipih berpori, transparansi mencapai 96%, serta bersifat hidrofob. Begitu pula dengan, sifat kapasitansi partikel dapat meningkat tajam hingga 50 kali lipat yang mencapai 74 F/g apabila dibandingkan dengan bahan baku yang digunakan, berdasarkan analisa baterai graphene-like ini mampu mencapai voltase 1,134V. Disisi lain, partikel graphene-like yang dihasilkan memiliki potensi sebagai katalis support untuk reaksi reduksi oksigen pada metal-air battery. Hal ini menunjukkan bahwa treatment yang dilakukan berhasil untuk meningkatkan kualitas arang tempurung kelapa.============================================================================================================At this time research on metal-air battery is being developed as the development of energy storage devices. One of the most interesting parts to be developed from metal-air batteries is the mechanism of the oxygen reduction reaction in the hydrophobic layer of the cathode. At this time, many studies are developing platinum utilization. However, the exclusivity of platinum causes this material not to be used in a wide and long-term network, so that an alternative porous material is required to replace platinum as an electrode in a metal-air battery, carbon-based material one of which is graphene-like. Coconut shell charcoal has a carbon content of 88%, so it has the opportunity to become a raw material of graphene-like synthesis. This research aims to develop graphene-like synthesis technique from coconut shell charcoal. In this research the synthesis technique uses Hummer modification method with the help of sulfuric acid solution, potassium permanganate, sodium carbonate, and peroxide acid solution. The characterization that will be done in this research are: X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Brunauer-Emmett-Taller (BET), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transfer Infra Red (FTIR), Hydrophobicity Test, absorbance, and performance test. Based on the results obtained coconut shell charcoal has the potential to serve as an electrode on Metal-Air Battery. The best results were obtained at 120 mesh charcoal, with calcination synthesis stage using KOH, then Hummer Modification, and accompanied by reduction process using citric acid. Based on the result of XRD and Raman Spectroscopic analysis, the particle produced resembles graphene-like, with surface area reaching 642,45 m2 / g, with pore diameter ± 5nm, porous flat morphology, transparency reach 96%, and hydrophobic. Similarly, the nature of the particle capacitance can be increased sharply by up to 50-fold, reaching 74 F / g when compared to the raw materials used, based on graphene-like battery analysis it is capable of reaching a voltage of 1.134V. On the other hand, the resulting graphene-like particles have potential as a support catalyst for the oxygen-reduction reaction of the metal-air battery. This shows that the treatment performed successfully to improve the quality of coconut shell charcoal.

Item Type: Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords: Elektroda, Graphene-like, Hummer Modifikasi, Metal-air battery, Reaksi reduksi oksigen
Subjects: T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD195.B56 Biomass energy
T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1001 Production of electric energy or power
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User: Nur Anggita Ayu Dewayanti
Date Deposited: 23 Jun 2021 08:39
Last Modified: 23 Jun 2021 08:39
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/55022

Available Versions of this Item

Actions (login required)

View Item View Item