AKTIVASI KARBON CANGKANG SAWIT MENGGUNAKAN METODE WET IMPREGNATION KOH UNTUK PENYIMPANAN HIDROGEN DENGAN VARIASI TEMPERATUR DAN KONSENTRASI LARUTAN

ALISYA EKA PUTRI, Ir. Joko Waluyo, M.T., Ph.D., IPM., ASEAN Eng., APEC Eng. ; Robertus Dhimas Dhewangga Putra, S.T., M.Eng., Ph.D.

2026 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Kebutuhan akan sumber energi bersih dan terbarukan mendorong pengembangan teknologi penyimpanan hidrogen yang aman dan efisien sebagai alternatif bahan bakar fosil. Karbon aktif berbasis biomassa merupakan kandidat material penyimpan hidrogen yang menjanjikan karena ketersediaannya yang melimpah, biaya produksi rendah, dan struktur pori yang dapat direkayasa. Penelitian ini berfokus pada pemanfaatan limbah cangkang sawit sebagai prekursor karbon aktif melalui metode aktivasi kimia menggunakan kalium hidroksida (KOH). Metode wet impregnation (impregnasi basah) dalam tahap pencampuran aktivator dengan precursor memungkinkan larutan KOH meresap secara menyeluruh ke dalam pori-pori alami biomassa, sehingga interaksi kimia selama aktivasi termal terjadi secara merata di seluruh permukaan sampel sehingga memfasilitasi reaksi kimia yang lebih intensif selama proses aktivasi, yang terbukti menghasilkan diameter pori rata-rata sekitar 0,47nm. Ukuran ini sangat ideal untuk memerangkap molekul hidrogen melalui gaya Van der Waals. Optimasi parameter dilakukan dengan memvariasikan suhu aktivasi 700°C hingga 900°C serta konsentrasi aktivator (5M, 10M, dan KOH Jenuh). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi aktivasi pada suhu 900°C dengan konsentrasi KOH Jenuh menghasilkan karakteristik material paling unggul, dengan luas permukaan BET mencapai 1067,8m²/g. Pengujian kapasitas penyimpanan hidrogen dilakukan pada suhu kriogenik (77 K), sampel optimum ACSKOHJENUH900 mampu mengadsorpsi hidrogen hingga mendekati 1,905wt.% pada tekanan 1Bar yang mengindikasikan mekanisme micropore filling yang masif. Sementara itu, pada suhu ruang kapasitas maksimal sebesar 0,41wt.% pada tekanan 40Bar. Hasil ini menegaskan potensi besar karbon aktif cangkang sawit sebagai media penyimpan hidrogen berbasis material padat untuk aplikasi energi bersih masa depan.

The increasing demand for clean and renewable energy sources has driven the development of safe and efficient hydrogen storage technologies as alternatives to fossil fuels. Biomass-based activated carbon is a promising candidate for hydrogen storage due to its abundant availability, low production costs, and engineerable pore structure. This study focuses on utilizing oil palm shell waste as a precursor for activated carbon through chemical activation using potassium hydroxide (KOH). The wet impregnation method used during the mixing of the activator and precursor allows the KOH solution to penetrate thoroughly into the natural pores of the biomass. This ensures uniform chemical interaction during thermal activation and facilitates more intensive chemical reactions, which is proven to produce an average pore diameter of approximately 0.47 nm. This size is ideal for trapping hydrogen molecules through Van der Waals forces. Parameter optimization was conducted by varying the activation temperature from 700°C to 900°C and the activator concentrations (5M, 10M, and saturated KOH). The results demonstrated that the activation condition at 900°C with saturated KOH concentration produced the most superior material characteristics, achieving a BET surface area of 1067.8 m²/g. Hydrogen storage capacity testing at cryogenic temperature (77 K) showed that the optimum sample, ACSKOHJENUH900, was able to adsorb hydrogen up to nearly 1.905 wt.% at a pressure of 1 Bar, indicating a massive micropore filling mechanism. Meanwhile, at room temperature, the maximum capacity reached 0.41 wt.% at a pressure of 40 Bar. These findings confirm the significant potential of oil palm shell activated carbon as a solid-state hydrogen storage medium for future clean energy applications.

Kata Kunci : Cangkang sawit, Karbon aktif, Aktivasi KOH, Penyimpanan hidrogen, Mikropori, Metode Sievert.