Pengaruh Elektrolit KOH pada Konsentrasi Rendah Terhadap Kinerja Superkapasitor Berbasis Karbon Aktif Jerami Padi pada Komposit AC/NiO dan AC/MnO2 Nanowire

Zulkaisi Dwi Pangarso, Prof. Dr. Harsojo, SU. M.Sc.

2024 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Penelitian ini telah menghasilkan superkapasitor berbahan karbon aktif atau activated carbon (AC) jerami padi dan kompositnya berupa AC/NiO (ACN) dan AC/MnO2 (ACM), semua sampel diuji dalam variasi elektrolit KOH konsentrasi rendah (0,5; 0,6; 0,7; dan 0,8 M). Penambahan NiO dan MnO2 terbukti dapat meningkatkan kinerja elektrokimia superkapasitor berbahan AC, serta elektrolit KOH pada konsentrasi rendah dapat mencegah terjadinya proses korosi elektroda bersubstrat alumunium. Penelitian ini bertujuan untuk melaporkan tentang kinerja elektrokimia superkapasitor AC, ACN, dan ACM dalam elektrolit KOH konsentrasi rendah. Penelitian ini memiliki manfaat jangka pendek berupa informasi konsentrasi rendah  elektrolit KOH dapat mencegah korosi elektroda superkapasitor dengan tetap mempertahanakan kinerja elektrokimianya. NiO disintesis dengan metode kopresipitasi dan MnO2 nanowire disintesis dengan metode hidrotermal. Semua sampel dikarakterisasi fisik dan struktural dengan analisis XRD, SEM, dan BET. Sedangkan pengujian elektrokimia menggunakan berbagai teknik seperti CV, GCD, dan EIS dalam elektrolit KOH (0,5 - 0,8 M). Hasilnya menunjukkan bahwa superkapasitor dalam KOH 0,8 M memiliki kinerja elektrokimia yang sangat baik. AC08, ACN08, dan ACM08 mencapai kapasitansi maksimum dan rapat energi masing-masing 112 ± 2 F/g (10,9 ± 0,2 Wh/kg), 143 ± 2 F/g (11,5 ± 0,2 Wh/kg), dan 113 ± 1 F/g (11,1 ± 0,3 Wh/kg) pada scan rate 10 mV/s dan rapat arus 0,25 A/g. Penelitian ini menegaskan bahwa karbon aktif jerami padi dan kompositnya dengan NiO dan MnO2 nanowire menunjukkan kinerja elektrokimia yang baik.

This research has produced supercapacitors made from activated carbon (AC) rice straw and its composites in the form of AC/NiO (ACN) and AC/MnO2 (ACM), all samples were tested in a variety of low-concentration KOH electrolytes (0.5; 0.6; 0.7; and 0.8 M). The addition of NiO and MnO2 is proven to improve the electrochemical performance of supercapacitors made from AC. KOH electrolytes at low concentrations can prevent the corrosion process of aluminum-substrate electrodes. This study aims to report on the electrochemical performance of AC, ACN, and ACM supercapacitors in low-concentration KOH electrolytes. This research has short-term benefits in the form of information that low concentrations of KOH electrolyte can prevent corrosion of supercapacitor electrodes while maintaining their electrochemical performance. NiO was synthesized by coprecipitation method and MnO2 nanowire was synthesized by hydrothermal method. All samples were characterized physically and structurally by XRD, SEM, and BET analysis. Meanwhile, electrochemical testing uses various techniques such as CV, GCD, and EIS in KOH electrolyte (0.5 - 0.8 M). The results show that the supercapacitors in 0.8 M KOH have excellent electrochemical performance. AC08, ACN08, and ACM08 achieved maximum capacitance and energy density of 112 ± 2 F/g (10.9 ± 0.2 Wh/kg), 143 ± 2 F/g (11.5 ± 0.2 Wh/kg), and 113 ± 1 F/g (11.1 ± 0.3 Wh/kg) at a scan rate of 10 mV/s and current density of 0.25 A/g, respectively. This study confirms that rice straw-activated carbon and its composite with NiO and MnO2 nanowires show good electrochemical performance.

Kata Kunci : Jerami padi, karbon aktif, NiO, MnO2 nanowire, elektrolit KOH