Pengaruh suhu aktivasi dan penambahan H3PO4 pada sintesis karbon aktif dari limbah akar wangi dengan karbonisasi hidrotermal dan aktivasi kimia

Abstract

Kebutuhan penyimpan energi semakin lama semakin tinggi seiring dengan berkembangnya teknologi. Namun, penyimpan energi yang memiliki kapasitas besar, belum tentu memiliki power density yang besar serta cycle life yang panjang. Kapasitor ion litium merupakan gabungan elektroda dari baterai ion litium yang memiliki energy density tinggi dan superkapasitor yang memiliki power density tinggi dan cycle life panjang. Salah satu bahan elektroda positif yang biasa digunakan pada kapasitor ion litium adalah karbon aktif. Karbon aktif sering digunakan karena luas permukaannya yang besar dan memiliki pori. Sintesis karbon aktif dapat menggunakan metode karbonisasi hidrotermal dan aktivasi kimia, dengan bahan baku dari biomassa. Dalam penelitian ini, limbah akar wangi digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan karbon aktif karena produksi minyak akar wangi yang banyak di Indonesia, dan menghasilkan limbah yang melimpah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh suhu karbonisasi hidrotermal, suhu aktivasi kimia, dan penambahan asam fosfat (H3PO4) saat karbonisasi hidrotermal terhadap karakteristik karbon aktif yang dihasilkan. Penelitian ini diawali dengan persiapan limbah akar wangi, yang lalu di campurkan dengan asam fosfat. Setelah itu di karbonisasi secara hidrotermal dan di aktivasi secara kimia menggunakan activating agent asam fosfat. Penelitian ini diulang dengan cara yang sama, namun tanpa adanya penambahan asam fosfat di awal, dengan suhu karbonisasi sebesar 200°C dan variasi suhu aktivasi sebesar 600°C dan 800°C .Karbon aktif yang dihasilkan kemudian di analisis menggunakan FTIR, BET, SEM-EDX dan XRD untuk mengetahui karakteristik seperti gugus fungsi, luas permukaan, ukuran distribusi pori, morfologi, dan kristalinitas karbon aktif yang dihasilkan. Penambahan H3PO4 pada proses karbonisasi hidrotermal bekerja sebagai katalis dan pretreatment asam, sehingga meningkatkan yield dan luas permukaan karbon aktif, baik pada suhu aktivasi 600°C maupun 800°C. Penambahan H3PO4 tidak terlalu berpengaruh secara signifikan terhadap %amorf dan %P pada karbon aktif metode karbonisasi hidrotermal, selain itu %amorf dan %P yang diperoleh pada suhu 800°C lebih besar bila dibandingkan dengan suhu 600°C. Sampel AP800 memiliki %amorf terbesar, yaitu 73%. Suhu aktivasi yang paling baik ada pada suhu 600°C, dan hasil yang paling baik, yaitu sampel AP600 memiliki yield, luas permukaan, %C dan %amorf sebesar 79,56%; 908,5 m2/g; 92,02%; dan 72,5% berturut-turut. Selain itu, sampel AP600 memiliki morfologi karbon aktif yang paling berpori dan menyerupai net. Gugus fungsi yang dianalisa menggunakan FTIR tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan antara karbon aktif yang ditambahkan H3PO4 maupun tidak. Selain itu pada analisis XRD, seluruh sampel memperoleh puncak (002) di sekitar 25° dan puncak (100) pada rentang 41 – 42°.