proposal program kreativitas mahasiswa sintesis...

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM :SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANOKOMPOSIT TiO2/CARBON

NANO TUBE (CNT) SEBAGAI SUPERKAPASITOR DENGAN METODECHEMICAL VAPOR DEPOSITION (CVD)

BIDANG KEGIATAN :PKM PENELITIAN

Diusulkan oleh :Yusup Maulana Saptedi I 0513051/Angkatan 2013Achmad Murtadho I 0513001/Angkatan 2013Dery Biyantoro I 0512015/Angkatan 2012Muhamad Iqbal Putra I 0514036/Angkatan 2014

UNIVERSITAS SEBELAS MARETSURAKARTA

2015

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ……………………………………………………….. i

HALAMAN PENGESAHAN …………………………………………………. ii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………… iii

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………….. iv

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………... iv

RINGKASAN …………………………………………………………………. v

BAB 1. PENDAHULUAN…………….……………………………………… 1

1.1 Latar Belakang ……………….……………………………………….. 1

1.2 Perumusan Masalah …………………………………………………… 2

1.3 Tujuan Penelitian ……………………………………………………… 2

1.4 Luaran yang Diharapkan ……………………………………………… 2

1.5 Manfaat Program ……………………………………………………. 2

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ………………………………………………. 3

2.1 Superkapasitor ...................................................................................... 3

2.2 Titanium Oksida (TiO2) ........................................................................ 4

2.3 Carbon Nanotube .................................................................................. 5

2.4 Chemical Vapor Deposition .................................................................. 6

BAB 3 METODE PELAKSANAAN ………………………………………….. 7

3.1 Variabel ……………………………………………………………….. 7

3.2 Alat dan Bahan Penelitian …………………………………………….. 7

3.3 Model yang digunakan ………………………………………………... 7

3.4 Sintesis TiO2/Carbon Nanotube (CNT)……………………………….. 7

3.5 Metodologi Peneltian …………………………………………………. 8

BAB 4 BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ………………………….…….. 9

4.1 Biaya ………………………………………………………………….. 9

4.2 Jadwal Kegiatan ………………………………………………………. 9

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………. 10

LAMPIRAN

Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota , Biodata Dosen Pendamping… 11

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan …………………………….… 15

Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas ….. 17

Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Peneliti …………………………….. 18

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Rangkaian Superkapasitor ..................................................... 4

Gambar 2.2 Bentuk Kisi Kristal TiO2 Fasa Rutile, Fasa Anatase………………... 5

Gambar 2.2 Struktur Tiga Dimensi Carbon Nanotube........................................... 5

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Pembuatan CNT ....................................................... 7

Gambar 3.2 Skema Cara Kerja Penelitian.............................................................. 8

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Ringkasan Anggaran Biaya .................................................................... 9

Tabel 2. Jadwal Pelaksanaan Kegiatan ................................................................. 9

v

RINGKASAN

Dengan makin maraknya pertumbuhan teknologi, kebutuhan alat

penyimpan energi seperti baterai dan kapasitor sangat dibutuhkan sebagai

komponen utama dari teknologi tersebut. Kapasitor dan baterai memiliki prinsip

yang sama yaitu menyimpan energi, perbedaannya adalah baterai menyimpan

energi secara kimiawi yang kemudian diubah menjadi energi listrik. Perubahan

energi listrik membutuhkan waktu, sehingga perlu beberapa jam untuk mengisi arus

listrik. Sementara, kapasitor tidak butuh konversi energi kimia ke energi listrik.

Listrik dapat diisikan jauh lebih cepat ke dalam kapasitor dibanding ke dalam

baterai. Akan tetapi, kapasitor tidak dapat menyimpan energi listrik dalam waktu

lama. Listrik dalam kapasitor bisa hilang dalam waktu hitungan detik.

Superkapasitor merupakan alat penyimpan energi yang memiliki

keunggulan dibandingkan dengan baterai dan kapasitor konvensional,

diantaranya adalah waktu hidup yang lebih lama, prinsip dan modelnya yang

sederhana, waktu pengisian yang pendek, aman dan memiliki rapat daya yang

tinggi yaitu 10-100 kali lipat lebih besar.

Bahan elektroda dasar yang digunakan untuk kapasitor adalah karbon aerogel,

nanofoam, nanotube, karbon aktif, logam oksida, dan polimer konduktif. Logam

oksida Ru dan Ir menghasilkan kapasitansi spesifik yang sangat tinggi namun

mahal dan sulit didapatkan.

Bahan yang potensial digunakan dalam pembuatan superkapasitor adalah

komposit dari nanomaterial Titanium Oksida (TiO2) dan carbon nanotube (CNT).

Nanokristal TiO2 memiliki sifat kestabilan yang tinggi, memiliki nilai kelistrikan

yang rendah, dan tahan terhadap korosi sehingga cocok digunakan sebagai

elektroda. CNT sangat baik digunakan sebagai bahan elektroda untuk

superkapasitor, karena struktur berongga yang unik, konduktivitas listrik yang baik,

luas permukaan spesifik besar, porositas cocok untuk transportasi ion elektrolit.

Pada penelitian ini nanokomposit TiO2/CNT diperoleh dengan metode

Chemical Vapor Deposition (CVD). CVD paling mudah dilakukan dengan

impuritas yang cukup rendah dan relatif lebih murah. Impuritas dapat diminimalkan

dengan proses purifikasi carbon nanotube. Analisis menggunakan transmission

electron microscopy (TEM) untuk mengetahui morfologi dari nanokomposit

TiO2/CNT. Performa elektrokimia dari superkapasitor dapat dikarakterisasi

menggunakan perhitungan Cyclic Voltammograms (CV) dan galvnostatic charge-

discharge.

Variasi variabel temperatur dan waktu optimum dari pertumbuhan

nanokomposit TiO2/CNT diteliti lebih lanjut untuk bisa mendapatkan dielektrisitas

yang tinggi pada superkapasitor.

Keyword : Superkapasitor, Titanium Oksida (TiO2), Carbon Nanotube (CNT),

Chemical Vapor Deposition (CVD)

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dewasa ini, pertumbuhan teknologi khususnya di bidang elektronik,

telekomunikasi digital, dan transportasi semakin pesat. Pertumbuhan teknologi

tersebut diiringi dengan pertumbuhan alat penyimpan energi sebagai

komponen utama teknologi tersebut.

Penggunaan penyimpan energi seperti baterai, kapasitor, dan sejenisnya

makin marak digunakan. Secara prinsip kapasitor hampir mirip dengan baterai,

yaitu sama-sama menyimpan energi, perbedaannya adalah baterai menyimpan

energi listrik secara kimiawi. Energi kimia itu diubah menjadi energi listrik.

Perubahan energi listrik membutuhkan waktu, sehingga perlu beberapa jam

untuk mengisi arus listrik. Sementara, kapasitor tidak butuh konversi energi

kimia ke energi listrik. Listrik dapat diisikan jauh lebih cepat ke dalam

kapasitor dibanding ke dalam baterai. Akan tetapi, kapasitor tidak dapat

menyimpan energi listrik dalam waktu lama. Listrik dalam kapasitor bisa

hilang dalam waktu hitungan detik.

Superkapasitor melengkapi dari baterai dan kapasitor konvensional

sebagai alat penyimpan energi yang telah digunakan secara luas.

Superkapasitor memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan baterai

dan kapasitor konvensional, diantaranya adalah waktu hidup yang lebih lama,

prinsip dan modelnya yang sederhana, waktu pengisian yang pendek, aman dan

memiliki rapat daya yang tinggi yaitu 10-100 kali lipat lebih besar (Kay

Hyeok, 2001), (Karthikeyan, 2009), (Jayalakshmi, 2008), (Sahay, 2009).

Dari sisi teknis, superkapasitor memiliki jumlah siklus yang relatif banyak

(>100000 siklus), kerapatan energi yang tinggi, kemampuan menyimpan

energi yang besar, prinsip yang sederhana dan konstruksi yang mudah (Kay

Hyeok, 2001). Sedangkan dari sisi keramahan terhadap pengguna,

superkapasitor meningkatkan keamanan karena tidak ada bahan korosif dan

lebih sedikit bahan yang beracun (Karthikeyan, 2009).

Bahan elektroda dasar yang digunakan untuk kapasitor adalah karbon

aerogel, nanofoam, nanotube, karbon aktif, logam oksida, dan polimer

konduktif (Karthikeyan, 2009). Logam oksida Ru dan Ir menghasilkan

kapasitansi spesifik yang sangat tinggi. Namun kelangkaan dan mahalnya

logam ini menjadi faktor dalam pembuatannya. Oleh karena itu, dibutuhkan

terobosan baru dalam pembuatan superkapasitor dengan bahan yang murah

dengan performa yang sama (Ghani dkk, 2000).

Bahan yang potensial digunakan dalam pembuatan superkapasitor adalah

nanomaterial TiO2 dan carbon nanotube (CNT). Nanokristal TiO2 memiliki

sifat kestabilan yang tinggi, memiliki nilai kelistrikan yang rendah, dan tahan

terhadap korosi. CNT sangat baik digunakan sebagai bahan elektroda untuk

2

superkapasitor, karena struktur berongga yang unik, konduktivitas listrik yang

baik, luas permukaan spesifik besar, porositas cocok untuk transportasi ion

elektrolit.

Nanokomposit TiO2/CNT dapat dipereloh dengan metode Chemical Vapor

Deposition (CVD). CVD paling mudah dilakukan dengan impuritas yang

cukup rendah dan relatif lebih murah. Impuritas dapat diminimalkan dengan

proses purifikasi karbon nanotube.

TiO2/CNT yang terbentuk dianilisis menggunakan transmission electron

microscopy (TEM) untuk mengetahui morfologi dari nanokomposit TiO2/CNT.

Performa elektrokimia dari superkapasitor dapat dikarakterisasi menggunakan

perhitungan Cyclic Voltammograms (CV) dan galvnostatic charge-discharge

(Chen, 2013).

Penelitian ini diharapkan dapat memperoleh superkapasitor dari sintesis

TiO2/CNT yang dapat berguna dan menjawab tantangan energi dimasa

mendatang.

1.2 Rumusan Masalah

Hal yang dibahas dalam penelitian ini adalah :

a. Bagaimana cara mensintesis nanokomposit TiO2/CNT sebagai superkapasitor

b. Bagaimana pengaruh variabel waktu dan suhu dari pertumbuhan TiO2/CNT

terhadap dielektrisitas superkapasitor

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

a. Memperoleh metode sintesis komposit TiO2/CNT sebagai seperkapasitor

b. Memperoleh suhu dan waktu optimum dari pertumbuhan TiO2/CNT agar

superkapasitor mempunyai dielektrisitas yang tinggi

1.4 Luaran yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah publikasi dalam bentuk

makalah dalam seminar nasional dan/atau internasional dan artikel dalam jurnal

ilmiah nasional dan/atau internasional,

1.5 Manfaat Program

Mengaplikasikan dan menghubungkan teori yang diperoleh selama

perkuliahan dengan pelaksanakan penelitian.

Bentuk kepekaan dan bersikap kritis terhadap perkembangan teknologi.

Diharapkan mampu menghasilkan superkapasiitor yang mempunyai

kapasitansi tinggi sehingga dapat dimanfaatkan sebagai penyimpan energi.

3

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Superkapasitor

Superkapasitor adalah kapasitor double layer, energi disimpan oleh

transfer muatan pada batas antara elektroda dan elektrolit. Ketika komposit

logam oksida dan carbon nano tube digunakan sebagai elektroda untuk

superkapasitor, mekanisme penyimpanan termasuk kapasitansi lapisan ganda

(double layer capacitance) dan pseudocapacitance, sehingga menghasilkan

kapasitansi yang lebih tinggi.

Superkapasitor dapat menggantikan baterai berkaitan dengan sifatnya

yang mampu bertahan lama meskipun diisi ulang berkali-kali serta

mempunyai kemampuan mengisi ulang dengan cepat. Kebutuhan waktu yang

singkat dalam pengisian ulang ini menyebabkan superkapasitor mempunyai

potensi yang besar dibandingkan baterai. Hal ini disebabkan karena baterai

harus mengubah energi listrik menjadi bentuk kimia agar energi ini dapat

tersimpan (Hartman R, 2011).

Superkapasitor memiliki sifat yang melengkapi kekurangan dari baterai

dan kapasitor konvensional. Baterai memiliki rapat energi yang sangat tinggi,

namun demikian memiliki rapat daya yang sangat rendah. Sedangkan

kapasitor konvensional pada umumnya memiliki rapat daya yang sangat tinggi

namun rapat energinya sangat rendah. Superkapasitor menghasilkan rapat

daya yang tinggi serta rapat energi yang tinggi. Rapat daya berhubungan

dengan “kekuatan” (jumlah watt) kombinasi dari arus dan volt, sedangkan

rapat energi berhubungan dengan waktu pemakaian.

Kelebihan superkapasitor dibandingkan dengan baterai atau

superkapasitor konvensional adalah.

1. Superkapasitor memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan

dengan baterai sehingga, menjadikan superkapasitor lebih ringan

dibandingkan dengan baterai.

2. Superkapasitor memiliki akses yang cepat untuk menyimpan

energi, pengisian yang sangat cepat dibandingkan dengan baterai.

3. Siklus charge/discharge 106 kali dibandingkan baterai.

4. Rapat energi superkapasitor adalah 10-100 kali lebih besar

dibandingkan dengan kapasitor konvensional (tipe 20-70 MJ/m3).

5. Nilai kapasitansinya lebih dari 5 F/cm2.

6. Memiliki efisiensi tinggi yaitu 95%. Rapat daya 10 kali lebih besar

dibandingkan dengan baterai.

7. Waktu charge dan discharge sangat singkat.

8. Nilai kapasitansinya berkisar antara 0.043-2700 F.

(Jayalakshmi, 2008), (Sahay, 2009), (Evans, 2006), (Chmiola, 2005)

(Ganesh, 2006).

4

Metode pelapisan TiO2/CNT pada substrat perak superkapasitor

dilakukan dengan metode spin coating. Metode spin coating ini memiliki

beberapa keunggulan, diantaranya dapat menumbuhkan film tipis dielektrik

dengan kualitas yang baik dan murah. Kualitas film tipis yang ditumbuhkan

dengan metode ini sangat peka terhadap parameter fabrikasi yang digunakan.

Dilakukan sandwiching dengan menggunakan separator dengan ketebalan

0,05 mm seperti gambar dibawah.

Gambar 2.1 Sistem Rangkaian Superkapasitor .

2.2 Titanium Dioksida (TiO2)

Di alam umumnya TiO2 mempunyai tiga fasa yaitu rutile, anatase,

dan brukit. Fasa rutile dari TiO2 adalah fasa yang umum dan merupakan fasa

disintesis dari mineral ilmenite melalui proses Becher. Pada proses Becher,

oksida besi yang terkandung dalam ilmenite dipisahkan dengan temperatur

tinggi dan juga dengan bantuan gas sulfat atau klor sehingga menghasilkan

TiO2 rutile dengan kemurnian 91-93%. Titania pada fase anatase umumnya

stabil pada ukuran partikel kurang dari 11nm, fasa brookite stabil pada

ukuran 11-35 nm, dan fasa rutile stabil pada ukuran diatas 35 nm (Septina

dkk, 2007).

Nanopartikel TiO2 merupakan material semikonduktor tipe-n yang

mempunyai ukuran partikel antara 10 sampai 50 nanometer. TiO2

berperan penting dalam pemanfaatan fotoenergi karena memiliki daya

oksidatif dan stabilitas yang tinggi terhadap fotokorosi, murah, mudah

didapat dan tidak beracun (Rahmawati, 2011). TiO2 mempunyai

kemampuan untuk menyerap warna lebih banyak karena di dalamnya terdapat

rongga dan ukurannya dalam nano, maka disebut nanoporous. Struktur TiO2

memiliki tiga bentuk struktur yaitu rutile, anatase dan brukit. Rutile dan

anatase cukup stabil, sedangkan brukit sulit ditemukan, biasanya terdapat

dalam mineral dan sulit dimurnikan. Struktur anatase dan rutile dapat dilihat

pada Gambar di bawah (Rahmawati, 2003).

Pada TiO2 elektron melakukan kinerja sangat lambat, karena pergerakan

elektron melewati TiO2 sangat lambat, maka untuk membuat potongan TiO2

dengan ketebalan 1 milimeter terisi penuh membutuhkan waktu beberapa

tahun. Dengan mengurangi ketebalannya, TiO2 dapat menjadi elektroda yang

sangat baik, yaitu batang TiO2 dengan ketebalan 10 nm. Dengan ketebelan 10

nm maka TiO2 dapat terisi maksimum dengan elektron dalam waktu beberapa

5

mili-detik. Sifat tersebut sangat berguna untuk membuat baterai dengan

kapasitansi yang tinggi.

Gambar 2.2 Bentuk Kisi Kristal TiO2 Fasa Rutile (kanan), Fasa Anatase

(kiri)

2.3 Carbon Nanotube

Carbon nanotube ditemukan pada tahun 1991 oleh ilmuan Jepang Sumio

Iijima (Iijima, 1991). Karbon nanotube merupakan molekul karbon berbentuk

silinder dan termasuk ke dalam kelompok fullerene. Karbon nanotube yang

ideal terbentuk dari sebuah lembaran ikatan karbon seperti grafit yang

dilengkungkan membentuk silinder.

Istilah nanotube muncul karena ukuran diameternya yang mempunyai

orde nanometer dengan panjang beberapa centimeter. Rasio panjang dan

diameter ini menyebabkan seakan-akan karbon nanotube berdimensi satu.

Gambar 2.3 Struktur Tiga Dimensi Carbon Nanotube

Ada dua tipe umum karbon nanotube, yaitu single-walled nanotube

(SWNT) dan multi-walled nanotube (MWNT). SWNT terbentuk dari sebuah

lembaran grafit yang dilengkungkan. Sebuah SWNT terdiri dari dua bagian

yang mempunyai sifat fisis dan kimia yang berbeda. Bagian pertama adalah

bagian sisi dinding silinder dan bagian lain adalah ujung-ujung silinder.

MWNT terbentuk dari gabungan beberapa SWNT dengan diameter yang

berbeda-beda. Panjang dan diameter MWNT sangat berbeda dengan SWNT,

sehingga sifat fisis dan kimianya pun akan sangat berbeda. (Andrews, dkk.,

1999).

Sifat elektrik, molekul, dan struktur karbon nanotube ditentukan struktur

satu dimensinya. Beberapa sifat penting karbon nanotube adalah :

Reaktifitas kimia

6

Reaktifitas kimia karbon nanotube akan meningkat sebanding dengan hasil

kenaikan arah kurvatur permukaan karbon nanotube. Oleh karena itu,

reaktifitas kimia pada bagian dinding karbon nanotube akan sangat berbeda

dengan bagian ujungnya. Diameter karbon nanotube yang lebih kecil akan

meningkatkan reaktivitas.

Konduktivitas elektrik

Karbon nanotube dengan diameter yang lebih kecil dapat menjadi semi

konduktor atau menjadi metalik tergantung pada vektor khiral. Perbedaan

konduktifitas ini disebabkan oleh struktur molekul.

Kekuatan mekanik

Karbon nanotube mempunyai modulus Young yang sangat besar pada arah

aksialnya. Nanotube menjadi sangat fleksibel karena ukurannya yang panjang.

Karbon nanotube sangat potensial untuk aplikasi material komposit sesuai

dengan kebutuhan.

2.4 Chemical Vapor Deposition

Karbon nanotube dapat diperoleh dari 3 teknik yaitu pancaran elektroda,

penggunaan laser, dan endapan uap senyawa kimia (chemical vapour

deposition, CVD). Pancaran elektroda dilakukan dengan melewatkan uap di

antara dua elektroda karbon yang umumnya menghasilkan karbon nanotube

impuritas yang tinggi (Takikawa, dkk., 2006). Teknik pencahayaan laser dapat

menghasilkan karbon nanotube yang bersih namun mahal (Guo, dkk., 1995).

CVD paling mudah dilakukan dengan impuritas yang cukup rendah. Impuritas

dapat diminimalkan dengan proses purifikasi karbon nanotube.

Metode Chemical Vapour Deposition (CVD) dilakukan dengan

mengalirkan sumber karbon dalam fase gas melalui suatu sumber energi seperti

sebuah plasma atau koil pemanas untuk mentransfer energi ke molekul karbon.

Secara umum gas yang digunakan adalah metana, CO, dan asetilena. Selain itu

fullerene dapat juga digunakan sebagai sumber karbon (Maruyama, dkk.,

2003). Sumber energi digunakan untuk meng-crack molekul karbon menjadi

atom karbon reaktif. Karbon mendifusi ke substrat yang telah panas dan

tertempel dengan sebuah katalis. Katalis biasanya adalah logam transisi baris

pertama seperti Ni, Fe, atau Co. Beberapa penelitian sebelumnya menggunakan

campuran katalis Co/Mo, Co/MgO, Fe/Mo. Karbon nanotube akan terbentuk

jika parameter-paremeter proses tetap terjaga.

Sintesis karbon nanotube CVD umumnya terbagi menjadi dua tahap, yaitu

preparasi katalis dan sintesis nanotube sesungguhnya. Katalis disiapkan dengan

memercikkan logam transisi ke dalam substrat. Selanjutnya dengan proses

penggoresan senyawa kimia atau proses thermal annealing menyebabkan

pembentukkan inti partikel katalis. Temperatur sintesis nanotube dengan

proses CVD umumnya 650 – 900 0C dengan yield sekitar 30 %.

7

BAB 3

METODE PENILITIAN

3.1. Variabel

Variabel-variabel proses yang dipelajari adalah: Perbandingan massa

TiO2/CNT dan variasi waktu penutupan pompa vakum dan pereaksian.

3.2. Alat dan Bahan Penelitian

3.2.1. Alat yang digunakan:

1. reaktor, katalis, furnace

2. flowmeter

3. vakum gauge

4. pendingin

5. Pompa vakum

3.2.2. Bahan yang digunakan:

1. LPG

2. gas N2/H2

3. TiO2

3.3 Model yang digunakan

Gambar 3.1 Rangkaian Alat Pembuatan CNT

Keterangan Gambar :

1. Reaktor, katalis, furnace 6. Pendingin

2. LPG 7. Pompa Vakum

3. Gas N2/H2

4. Flowmeter

5. Vakum gauge

3.4 Sintesis TiO2/Carbon Nanotube (CNT)

Campuran TiO2 dan silika gel 500 mg diletakkan pada boat keramik dan

dimasukkan pada reaktor kuarsa. Reaktor divakumkan sampai 0,4 bar untuk

8

mengeluarkan udara dalam reaktor. Gas N2 dialirkan kecepatan alir 2 liter/menit

selama 10 menit pada suhu kamar. Furnace dinyalakan dan diset pada suhu yang

diinginkan yaitu 400 oC, 500 oC, dan 600 oC. LPG dialirkan masuk ke dalam

furnace selama 20 menit dengan laju alir N2 diturunkan menjadi 1 liter/menit dan

H2 mulai dialirkan 1 liter/menit. Aliran LPG, N2, H2 dan pompa vakum kemudian

ditutup dan direaksikan selama 20, 30, dan 40 menit. Metode pelapisan TiO2/CNT

pada substrat perak superkapasitor dilakukan dengan metode spin coating dan

disusun dengan sandwiching.

Analisa dilakukan dengan mengamati foto TEM (transmission electron

microscopy) dan Performa elektrokimia dari superkapasitor dikarakterisasi dengan

perhitungan Cyclic Voltammograms (CV) dan galvnostatic charge-discharge.

3.5. Metodologi Penelitian

CampuranTiO2 dan silika gel500 mg diletakkan pada boat

keramik dan dimasukkan pada reaktor kuarsa

Reaktor divakumkan sampai

0,4 bar untuk mengeluarkan

udara dalam reaktor

Gas N2 dialirkan kecepatan alir 2 liter/menit selama 10

menit pada suhu kamar

LPG dialirkan masuk ke dalam furnace selama 20 menit dengan laju alir N2

diturunkan menjadi 1 liter/menit dan H2 mulai dialirkan 1 liter/menit

Aliran LPG, N2, H2 dan pompa vakum kemudian ditutup dan direaksikan

selama 20, 30, dan 40 menit

Proses perakitan superkapasitor dengan

metode spin coating dan disusun dengan sandwiching,

Analisa dilakukan

dengan mengamati foto

TEM (transmission

electron microscopy) dan

Performa elektrokimia dari

superkapasitor dikarakterisasi

dengan perhitungan

Cyclic Voltammograms

(CV) dan galvnostatic

charge-discharge.

Pertikel TiO2 6%berat total (katalis + silika gel) dilarutkan ke dalam aquades 75

ml

Campuran diimpregnasi dengan

cara dipanaskan dalam oven suhu

80oC selama 1 hari

Selanjutnya campuran (TiO2 dan silika gel dikalsinasi dalam furnace suhu400o C, 500o C, da 600o C pada aliran udara selama 60

menit

Setelah didinginkan dalam desikator,

campuran di-screenlolos 200 mesh

Pre-treatment Proses Sintesis Analisis

Gambar 3.2 Skema Cara Kerja Penelitian

9

BAB 4

BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1 Biaya

Tabel 1. Ringkasan Anggaran Biaya

No. Jenis Pengeluaran Total (Rp) Presentase (%)

1. Peralatan penunjang (15-25%) 3.100.000 25

2. Bahan habis pakai (20-35%) 4.405.000 35

3. Perjalanan (15-25%) 3.100.000 25

4. Lain-lain (Maks. 15%) 1.846.000 15

Total biaya 12.451.000 100 %

4.2 Jadwal Kegiatan

Tabel 2. Jadwal Pelaksanaan Kegiatan

Kegiatan Bulan ke -

1 2 3 4 5

1. Persiapan

a. Pengumpulan

Bahan Baku

b. Pengolahan

awal

c. Persiapan

Alat

2. Pelaksanaan

a. Percobaan

pendahuluan

b. Pengumpulan

data

3. Penyelesaian

a. Pengolahan

data

b. Penyusunan

laporan

c. Seminar

Penelitian

10

DAFTAR PUSTAKA

An, Kay Hyeok. 2001. Electrochemical Properties Of High-PowerSupercapacitors Using Single-Walled Carbon nanotube Electrodes.Advanced Functional Materials Vol 11 Hal 387-392.

Andrews, R., et al., 1999, Continuous Production of Aligned Carbon Nanotubes :A step Closer to Commercial Realization, Chemical Physsics Letters, 303,467 – 474

Chen, Tao. Dai, Liming. 2013. Carbon Nanomaterials for High-performanceSupercapacitors. Materials Today Vol 16 Hal 273.

Chmiola, J. 2005. Double-Layer Capacitance Of Carbide Derived Carbons InSulfuric Acid. Electrochemical And Solid-State Letters. Vol 8. Hal A 357-A360.

Evans, David. 2006. Improved Capacitor Using Amorphous Ruo2. InternationalSemina On Double layer. Florida: Capacitor And Similar Energy StorageDevices.

Ganesh, V. 2006. New Symmetric and Asymetric Supercapacitors Besade OnHigh Surface Area Porous Nickel And Activated Carbon. PowerSources. Vol 158 Hal 1-43.

Guo, T., et al 1995, Catalytic growth of single-walled nanotubes by laservaporization, Chemical Physics Letters 243(1,2), 49 – 54

Karthikeyan, K. 2009. Synthesis And Characterization Of Znco2o4 NanomaterialFor Symmetric Supercapacitor Applications. Ionics.

Iijima, S., 1991, Helical Microtubes of Graphitic Carbon, Nature, 354, 56 – 58Jayalakshmi, M. 2008. Simple Capacitors To Supercapacitors.

Int. J. Electrochem. Sci.. Vol 3. Hal 1196 – 1217.Lu W., Hartman R., 2011. Nanocomposite electrodes for high performance

supercapacitors, Journal of Physical Chemistry Letters 43, 655.Septina, wilman; Fajarisandi, Dimas; Aditia Mega, 2007. Pembuatan Prototipe

Solar Cell Murah dengan Bahan Organik-inorganik (Dye-sensitized SolarCell). Laporan penelitian bidang energi, Institut Teknologi Bandung.

Rahmawati, Ayu. S. 2011. Pembuatan dan Karakterisasi Sel Surya TitaniumDioksida Sensitisasi Dye Antosianin dari Ekstrak Buah Strawberry. SkripsiMahasiswa Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu PengetahuanAlam, Institut Pertanian Bogor.

Rahmawati, F., dan Masykur, A., 2003. Modifikasi Permukaan SemikonduktorTiO2 dengan Penempelan Cu secara Elektrodeposisi Guna PeningkatanEfektifitas Fotokatalitiknya, Laporan Penelitian Dasar, Universitas SebelasMaret, Surakarta.

Sahay, Kuldeep. 2009. Supercapcitor Energy Storage System For Power QualityImprovement. J. Electrical Systems Vol X Hal 1-8

S.A. Abdel-Ghani, T. M. Madkour, H. M. Osman, and A. R. Mohamed. 2000.Egypt. J. Sol., 23 307.

Takikawa, H., Ikeda, M., Itoh, S., and Tahara, T., 2006, Method for PreparingCarbon Nano-fine Particle, Apparatus for Preparing The Same and Mono-layer Carbon Nanotube, United States Patent, No. US 6,989,083 B2

11

Lampiran 1

Biodata Ketua dan Anggota

Ketua

A. Identitas Diri

1. Nama Lengkap Yusup Maulana Saptedi

2. Jenis Kelamin Laki-laki

3. Program Studi Teknik Kimia

4. NIM I0513051

5. Tempat dan Tanggal Lahir Jakarta, 02 September 1994

6. E-Mail [email protected]

7. Nomor Telepon /Hp 087835731358

B. Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA

Nama Institusi SDN 11 Semanan,

Jakarta Barat

SMPN 187

Jakarta

SMAN 33

Jakarta

Jurusan - - IPA

Tahun Masuk-Lulus 2001-2007 2007-2010 2010-2013

C. Penghargaan 10 tahun Terakhir

No. Jenis Penghargaan Institusi Pemberi

Penghargaan

Tahun

1. Lolos Pendanaan PKM-P Dikti 2015

2. Finalis LKTIN MARSS

Universitas Negeri Yogyakarta

Universitas Negeri

Yogyakarta

2014

3. Juara 1 Olimpiade Kimia tingkat

nasional

Univ. Negeri Jakarta 2012

4. Pembinaan OSN tingkat Provinsi Pemerintah provinsi

Jakarta

2012

5. Lolos OSN tingkat

kotamadya/kabupaten

Pemerintah Daerah

Kotamadya Jakarta

Barat

2012

6. 5 besar lomba kaligrafi tingkat

provinsi

SMAN 78 Jakarta 2012

7. Semifinalis Lomba Cerdas

Cermat Islam tingkat provinsi

SMAN 78 Jakarta 2012

8. Juara 2 LKTI tingkat sekolah SMAN 33 Jakarta 2012

Semua data yang saya diisikan dan tercamtum dalam biodata ini adalah benar dan

dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata

dijumpai ketidak sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.

Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu

pernyataan dalam pengajuan PKM-P ini.

mailto:[email protected]

12

Surakarta, 30 September 2015

Ketua,

(Yusup Maulana Saptedi)

Anggota 1

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Achmad Murtadho

2 Jenis Kelamin Laki –Laki

3 Program Studi Teknik Kimia

4 NIM I0513001

5 Tempat dan Tanggal Lahir Surabaya, 29 Mei 1995

6 E-Mail [email protected]

7 Nomor Telepon /Hp 083857161373


SD SMP SMA

Nama Institusi Diponegoro Diponegoro SMAN 3 Surakarta

Jurusan - - IPA


Semua data yang saya diisikan dan tercamtum dalam biodata ini adalah bena dan






Anggota 1,

( Achmad Murtadho )

Anggota II

A. Identitas Diri

1. Nama Lengkap Dery Biyantoro



4. NIM I0512015

5. Tempat dan Tanggal Lahir Kulonprogo, 20 Desember 1993





13


SD SMP SMA

Nama Institusi SDN Pengkol SMPN 1 Galur SMAN 2 Bantul

Jurusan - - IPA







Anggota II,

(Dery Biyantoro)

Anggota III

A. Identitas Diri

1. Nama Lengkap Muhamad Iqbal Putra



4. NIM I0514036

5. Tempat dan Tanggal Lahir Tangerang, 01 September 1996




SD SMP SMA

Nama Institusi SDN 1 Tangerang SMPN 16

Tangerang

SMAN 3

Tangerang

Jurusan - - IPA


D. Penghargaan 10 tahun Terakhir

No. Jenis Penghargaan Institusi Pemberi

Penghargaan

Tahun

1. Juara 2 Spelling And Grammar Grand 2006

2. Lomba Puisi Tingkat Nasional 4

Pilar Negara Indonesia

MPR RI dan DPR RI 2013

3. Lomba Nasyid SMAN 1 Tangerang 2013

4. Lomba Shuffle Dance Mall BSD City 2012


14

Semua data yang saya diisikan dan tercamtum dalam biodata ini adalah bena dan



Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah

satu pernyataan dalam pengajuan PKM-P ini.


Anggota 3,

(Muhamad Iqbal Putra)

Biodata Dosen Pembimbing

1. Nama : Dr. Adrian Nur, S.T.,M.T.

2. TTL : Samarinda, 08 Januari 1973

3. Jenis kelamin : Laki-laki

4. Status Perkawinan : Kawin

5. Alamat : Tegalsari XXXII/01 Kadipiro, Surakarta

6. NIDN : 0008017302

7. Golongan/Pangkat : IV/A

8. Jabatan Fungsional : Lektor Kepala

9. Fakultas/Program Studi : Teknik/Teknik Kimia

10. Perguruan Tinggi : Universitas Sebelas Maret

11. Bidang Keahlian : Teknik Kimia – Teknologi Partikel

12. Email : [email protected]

13. Riwayat pendidikan :

Lulus

Tahun

Program Pendidikan (diploma, sarjana,

magister, spesialis, dan doktor)

Perguruan Tinggi

1997 Sarjana (S1) Universitas Diponegoro

2002 Magister (S2) Univewrsitas Gajah Mada

2015 Doktor (S3) Institut Teknologi

Sepuluh November


(Dr. Adrian Nur, S.T.,M.T)

NIP. 19730108 200012 1 001


15

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan

1. Peralatan Penunjang

Material Justifikasi

Pemakaian Kuantitas

Harga Satuan

(Rp)

Jumlah

(Rp)

Reaktor

Furnace

Mensintesis

karbon nano tube 1 set - -

Flowmeter

Mengukur laju alir

gas keluar tabung

reaktor

3 set 300.000 900.000

Vakum gauge Mengukur tekanan

pada reaktor 1 set 90.000 90.000

Pompa

Vakum

Untuk menarik

aliran 1 buah 2.000.000 2.000.000

Ember

pendingin

Untuk

mendinginkan

aliran keluar

2 buah 25.000 50.000

Selang

Untuk

mengalirkan gas

dan partikel

3 meter 20.000 60.000

SUB TOTAL (Rp) 3.100.000

2. Bahan Habis Pakai


Pemakaian Kuantitas

Harga

Satuan

(Rp)

Jumlah

(Rp)

TiO2 Bahan baku

penelitian 5 kg 150.000 750.000

Gas N2 dan

H2 Sumber gas 2 tabung 1000.000 2.000.000

Etilen Glikol Bahan separator 100 ml 2.300 230.000

Tabung gas

LPG

(isi ulang

gas)

Sebagai bahan

pembakar pada

reaktor

15 tabung 20.000 300.000

Perak Bahan pelapis

superkapasitor 75 g 15.000 1.125.000


16

3. Perjalanan


Perjalanan Kuantitas

Harga Satuan

(Rp)

Jumlah

(Rp)

Perjalanan ke

ITS

Analisis

sampel 8 kali 100.000 800.000

Pembelian

bahan dan alat

Isi ulang bahan

bakar 10 kali 50.000 500.000

Transportasi

seminar

Transportasi ke

Bandung 2 orang 400.000 800.000

Akomodasi

seminar

Akomodasi

selama di

Bandung

2 orang 500.000 1.000.000


4. Lain-lain


Pemakaian Kuantitas

Harga

Satuan (Rp)

Jumlah

(Rp)

Pendaftaran

Seminar

Mempublikasikan

karya 1 makalah 1.000.000 1.000.000

Kertas HVS Mencetak laporan 2 rim 40.000 80.000

Logbook

Mencatat

perkembangan

pelaksanaan

4 buah 25.000 100.000

Penggandaan

Laporan

Melaporkan hasil

pelaksanaan 3 buah 30.000 90.000

CD Sebagai arsip

dalam bentuk file 3 keping 7.000 21.000

Alat Tulis Untuk mencatat

hasil percobaan 4 set 30.000 120.000

Catride

Hitam Mencetak laporan 1 unit 175.000 175.000

Catride

warna Mencetak laporan 1 unit 260.000 260.000


Total (Keseluruhan) 12.420.000

17

Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas

No Nama/NIM Program

Studi

Bidang

ilmu

Alokasi

Waktu

(jam /

minggu)

Uraian Tugas

1

Yusup

Maulana

Saptedi /

I 0513051

Teknik

Kimia

Teknik

Kimia 15

Mengatur dan

mengontrol

pelaksanaan

kegiatan,

mencatat hasil

pelaksanaan

2

Achmad

Murtadho/

I 0513001

Teknik

Kimia

Teknik

Kimia 15

Mencatat hasil

pelaksanaan ,

mencari

literatur

3 Dery/

I 0512000

Teknik

Kimia

Teknik

Kimia 15

Mencari

literatur

sebagai

penunjang

pelaksanaan

kegiatan

4.

Muhammad

Iqbal/

I0514000

Teknik

Kimia

Teknik

Kimia 15

Mengatur

Keuangan

proposal program kreativitas mahasiswa sintesis...

Documents