Gel Polimer Elektrolit Berbasis Kitosan dengan Nanofiller TiO2 dalam Berbagai Morfologi untuk Dye Sensitized Solar Cells

Riftia Andita Ningsih, Adhi Dwi Hatmanto, S.Si., M.Sc., Ph.D.; Prof. Dra. Eko Sri Kunarti, M.Si., Ph.D.

2025 | Skripsi | KIMIA

Penelitian ini mengeksplorasi penggunaan gel polimer elektrolit (GPE) sebagai solusi dari elektrolit cair yang sering kali memiliki kekurangan seperti kebocoran dan penguapan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan sintesis dan karakterisasi TiO2 dalam berbagai morfologi sebagai nanofiller dalam gel polimer elektrolit berbasis kitosan, mengetahui pengaruh perbedaan morfologi TiO2 sebagai nanofiller terhadap kinerja elektrokimia dari gel polimer elektrolit berbasis kitosan, dan mengkaji potensi penggunaan gel polimer elektrolit berbasis kitosan sebagai mediator redoks dalam sistem DSSCs. Nanomaterial TiO? disintesis dalam tiga morfologi yang berbeda, yaitu nanorods, nanospheres, dan nanoflowers. 

Berdasarkan hasil penelitian diperoleh TiO2 nanorods dengan panjang dan lebar rata-rata secara berurutan yaitu 26,12 nm dan 5,80 nm; TiO2 nanospheres dengan diameter rata-rata sebesar 16,66 nm dan TiO2 nanoflowers dengan ukuran sekitar 200-1000 nm. Analisis voltametri siklik (CV) digunakan untuk mengetahui kinerja elektrokimia dari GPE. Penambahan nanofiller TiO? ke dalam elektrolit polimer gel berbasis kitosan meningkatkan intensitas arus puncak anodik dan katodik. Di antara morfologi yang berbeda, penambahan TiO2 nanorods menunjukkan kinerja tertinggi, dengan arus puncak anodik (Ipa) dan katodik (Ipc) masing-masing 1,22 mA dan -1,65 mA serta nilai Ipa/Ipc, ?E, E1/2 (V, vs NHE) masing-masing secara berurutan yaitu 0,741; 1,025 V; dan 0,520 V. Peningkatan kinerja elektrokimia GPE berbasis kitosan disebabkan oleh penambahan nanofiller TiO?, yang berkontribusi dalam menyediakan jalur tambahan untuk memfasilitasi mobilisasi pasangan redoks.

This research explores the use of polymer gel electrolytes as a solution to liquid electrolytes which often have drawbacks such as leakage and evaporation. The objective of this study is to synthesize and characterize TiO2 in various morphologies as nanofillers in chitosan-based polymer electrolyte gels, to investigate the effect of different TiO? morphologies as nanofillers on the electrochemical performance of chitosan-based polymer electrolyte gels, and to study the potential use of chitosan-based polymer electrolyte gels as redox mediators in DSSCs systems. Nanomaterial TiO? were synthesized in three distinct morphologies, namely nanorods, nanospheres, and nanoflowers. 

Based on the research results, TiO? nanorods with average lengths and widths of 26.12 nm and 5.80 nm, respectively; TiO? nanospheres with an average diameter of 16.66 nm; and TiO? nanoflowers with sizes ranging from 200 to 1000 nm were obtained. Cyclic voltammetry (CV) was used to determine the electrochemical performance of GPE. The addition of TiO? nanofillers to the chitosan-based polymer gel electrolyte increased the intensity of the anodic and cathodic peak currents. Among the different morphologies, nanorods exhibited the highest performance, with anodic peak current (Ipa) and cathodic peak current (Ipc) of 1.22 mA and -1.65 mA, respectively, and Ipa/Ipc, ?E, E1/2 (V, vs NHE) respectively being 0.741; 1.025 V; and 0.520 V. The improvement in the electrochemical performance of the chitosan-based GPE is attributed to the addition of TiO? nanofillers, which contribute to providing additional pathways to facilitate the mobilization of redox pairs.

Kata Kunci : gel polimer elektrolit, kitosan, morfologi, titanium dioksida