Abstract:
Kemajuan teknologi saat ini menjadi hal yang sangat penting dalam kehidupan
bermasyarakat, sehingga diperlukan perangkat penyimpanan energi untuk mendukung
penggunaan energi terbarukan. Salah satu perangkat penyimpan energi adalah Lithium Ion
Capacitor (LIC). Pengembangan LIC menjadi penting karena LIC memiliki energy density
dan power density yang lebih tinggi, serta cycle life yang lebih panjang. Salah satu prekursor
pembuatan karbon aktif sebagai elektroda adalah dengan menggunakan limbah biomassa.
Indonesia memiliki limbah kulit kakao yang sangat tinggi dan hingga saat ini belum diolah,
sehingga kulit kakao dipilih menjadi prekursor pembuatan karbon aktif pada penelitian ini.
Selain karena ketersediaan limbah kulit kakao yang melimpah, kulit kakao juga mengandung
lignoselulosa yang baik, sehingga cocok dimanfaatka untuk pembuatan karbon aktif. Tujuan
dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan dan rasio penambahan
doping nitrogen terhadap karakteristik karbon aktif.
Pada penelitian ini, pembuatan karbon aktif dengan bahan baku kulit kakao (CPH)
dilakukan melalui beberapa tahap yaitu pre-treatment, karbonisasi hidrotermal, aktivasi
kimia. Pada pre-treatment, CPH dikeringkan menggunakan oven pada temperatur 105℃
selama 24 jam. Selanjutkan CPH yang sudah dikeringkan diimpregnasi dengan urea dan
dikarbonisasi pada temperatur 200℃. Variasi penelitian ini dilakukan dengan rasio CPH :
Urea sebesar 1:0, 1:1, 1:3, dan 1:5. Hydrochar yang dihasilkan dari tahap karbonisasi
hidrotermal diaktivasi menggunakan ZnCl2 dengan rasio hydrochar : ZnCl2 = 1:4 pada
temperatur 600℃. Bersamaan dengan proses aktivasi kimia, dilakukan juga penambahan
urea sebagai doping pada proses aktviasi dengan rasio massa hydrochar : massa urea = 1:0,
1:1, 1:3, 1:5. Analisa yang dilakukan adalah X-Ray Diffaction (XRD) untuk mengamati
struktur kristalinitas karbon aktif, fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) untuk
menganalisis gugus fungsi yang ada di permukaan karbon aktif, dan Brunauer-Emmett-
Teller (BET) untuk menganalisis luas permukaan, volume pori, dan distribusi pori.
Penambahan urea sebagai doping nitrogen pada bahan baku CPH menyebabkan
terjadinya penurunan yield baik terhadap yield hydrochar maupun yield karbon aktif. Namun
demikian, peningkatan rasio urea sebagai doping nitrogen pada hydrochar akan
meningkatkan yield karbon aktif. Selain itu, peningkatan rasio urea sebagai doping nitrogen
baik pada proses karbonisasi hidrotermal maupun pada proses aktivasi kimia dapat
meningkatkan luas permukaan, dimana dari analisis BET diperoleh luas permukaan terbesar
adalah sebesar 1724,36 m2/g yang diperoleh dari doping nitrogen dengan rasio berat bahan
baku : urea sebesar 1:3. Dari analisis XRD, diperoleh puncak (002) dan (100) untuk semua
sampel berada pada rentang 25,46-25,59 dan 42,68-43,86. Selain itu, diperoleh juga bahwa
sampel yang dianalisis memiliki sifat dominan amorphous. Dari analisis FTIR, diperoleh
bahwa sampel hydrochar dengan doping nitrogen mengindikasikan terbentuknya gugus NH
dan C-N dan pada karbon aktif terbentuk gugus N-H, C-N, dan C=C=N.