Sintesis hard carbon dengan bahan baku mikroalga melalui proses hidrotermal

Abstract

Baterai litium merupakan jenis baterai yang paling umum digunakan di berbagai teknologi pada era globalisasi ini, sehingga penggunaan akan senyawa litium semakin bertambah. Distribusi akan senyawa litium yang tidak merata juga membuat sumber litium sulit untuk diperoleh, hal ini membuat sumber litium semakin terbatas. Maka dari itu dibutuhkan suatu sumber energi terbarukan yaitu, baterai ion sodium. Hard carbon merupakan salah satu komponen yang memegang peran penting sebagai material anoda pada baterai ion-sodium. Penggunaan hard carbon pada baterai ion-sodium membuat kapasitas dan daya tahannya menjadi lebih baik. Biomassa seringkali digunakan menjadi sumber untuk pembentukan hard carbon, karena harganya yang murah dan sifatnya aman terhadap lingkungan. Jenis biomassa yang digunakan dalam penelitian ini ialah mikroalga Chlorella sp yang seringkali ditemukan dalam perairan di Indonesia. Chlorella pyrenoidosa memiliki kandungan karbon yang melimpah dalam struktur selnya (44,8 %). Hal ini membuat perolehan hard carbon dari mikroalga tersebut lebih prospektif. Penelitian yang akan dilakukan bertujuan untuk mempelajari variasi pengaruh temperatur pada furnace dan jenis karbonisasi terhadap hard carbon. Material yang digunakan dalam penelitian ini ialah mikoalga Chlorella pyrenoidosa sebesar -100+200 mesh. Metode yang digunakan dalam pembuatan hard carbon adalah karbonisasi hidrotermal dengan menggunakan reaktor autoclave dan aktivasi fisika dengan furnace dan untuk karbonisasi langsung hanya menggunakan furnace. Karbonisasi hidrotermal merupakan proses karbonisasi yang sederhana dan ekonomis karena hanya membutuhkan pelarut air yang berada dalam kondisi subkritik (temperatur 180-350 ? dan tekanan 2-6 MPa). Proses karbonisasi hidrotermal berlangsung dengan memasukkan Chlorella pyrenoidosa dan air ke dalam reaktor autoclave kemudian dimasukkan ke dalam oven dengan temperatur 200 ? selama 24 jam. Untuk proses aktivasi fisika akan berlangsung dengan menggunakan furnace pada variasi temperatur (600, 750 , dan 900 ?). Hasil karbon akan dianalisis dengan menggunakan metode SEM, dan XRD. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kenaikan temperatur pada aktivasi fisika membuat hard carbon yang dihasilkan memiliki yield lebih kecil, d002 semakin kecil, dan struktur kristalin lebih banyak, namun tidak mempengaruhi perubahan struktur pada hard carbon yang dihasilkan. Hard carbon dengan karbonisasi langsung memiliki nilai d002 sebesar 0,36688 nm, sedangkan dengan karbonisasi hidrotermal dengan aktivasi fisika yang memiliki variasi temperatur 600, 750, dan 900 ? memiliki nilai 0,36073, 0,35801, dan 0,35147 nm. Karbonisasi langsung memiliki nilai d002 lebih besar dibandingkan dengan karbonisasi hidrotermal, sehingga hard carbon yang dihasilkan lebih baik bila bereaksi dengan ion Na pada baterai sodium.