Pengaruh komposisi Karbon Aktif-PVdF terhadap sifat listrik dan Fisik Elektroda perangkat penyimpan energi

مستخلص البحث

والكربونالمنشطلديهالقدرةعلىتطبيقهكأقطابكهربائيةلأجهزةتخزينالطاقةمثلالمكثفاتالفائقة. الكربونالمنشطمصنوعمنريشالدجاجالذييتمتحلله 2 مراحلفي 215 سسلمدة 15 ساعةو 450 سسلمدة 1 ساعة. يتمتنشيطالمادةالكيميائيةباستخدامكوهمعتركيز 5 موتنشيطهابواسطةالفيزياءفيدرجةحرارة 950 درجةمئويةلمدة 3 ساعات. تكوينالكربونالمنشط PVDF هي: 100: 0، 95: 5، 90:10، 85:15 و 80:20 (wt%). وقدتمّتالنماذجباستخدامعدادات FTIR والمجهرالبصريوRCL. تظهرنتائجاختبارالمجموعةالوظيفيةالسندات CH-R و C-H و C = O و N-H و C-S والتيتشيرإلىأنالمركبيحتويعلىالكيراتين. وأظهرتجميعالعيناتالأربعسندات CH2 و CF2،وكلاهمامجموعاتوظيفيةفيبوليمر PVDF. وأوضحتنتائجاختبارالخصائصالفيزيائية (مورفولوجيا) أنهكلماكانتكوين PVDF أكبرفيالعينة،كلمااتسعتالمساحةالخضراءوفرصةحدوثصدعفيمنطقةفيالعينةأكبر. تركيب PVDF الصحيحقادرعلىمنعتكسير. عيناتمعتكوين PVDF من 5 wt٪ - 15 wt٪تحدثتوزيعمتجانس. في 20 wt% PVDF تكوينالعينةانخفضتفيفعاليةالاتصالبينمكوناتالعينةمماأدىإلىحدوثصدع. نتائجاختبارالخصائصالكهربائية (الموصلية،المقاومة،السعةالمنطقة،والسماحالحقيقيوالوهمي) تبينأنأفضلالقيمهي: الموصلية 7.889 × 10-3 S / m،وقيمةالمقاومة 1.26 × 102 منطقةوقيمةالسعةمنطقة 1.92 × 10 -6 F / m2.

ABSTRACT

Activated carbon has potential to be applied as an electrode for energy storage devices such as supercapacitors. Activated carbon is made from chicken feathers which are hydrolyzed 2 stages at 215 oC for 15 hours and 450 oC for 1 hour. The chemical is activated chemically using KOH with a concentration of 5 M and activated by physics at a temperature of 950 oC for 3 hours. The composition of activated carbon-PVDF are: 100: 0, 95: 5, 90:10, 85:15 and 80:20 (wt%). Samples were characterized using FTIR, Optical Microscope and RCL meters. The functional group test results show the CH-R, C-H, C = O, N-H and C-S bonds which indicate that the composite contains keratin. All four samples showed CH2 and CF2 bonds, both of which are functional groups in the PVDF polymer. The results of physical properties testing (morphology) explained that the greater the PVDF composition in the sample, the wider the green area and the chance of a crack in an area in the sample is greater. The right PVDF composition is able to prevent cracking. Samples with PVDF composition of 5 wt% - 15 wt% occur homogeneous distribution. In the 20 wt% PVDF composition the sample decreased in the effectiveness of contact between the sample components resulting in a crack. The results of electrical properties testing (conductivity, resistivity, area capacitance, real and imaginary permittivity) show that the best values are: conductivity 7.889 x 10-3 S / m, resistivity value 1.26 x 102 area and area capacitance value 1.92 x 10 -6 F / m2.

ABSTRAK

Karbon aktif memiliki potensi untuk diaplikasikan sebagai elektroda perangkat penyimpan energi seperti superkapasitor. Karbon aktif terbuat dari bulu ayam yang dipirolisis 2 tahap pada suhu 215 oC selama 15 jam dan 450 oC selama 1 jam. Karbon diaktivasi kimia menggunakan KOH dengan konsentrasi 5 M dan diaktivasi fisika dengan suhu 950 oC selama 3 jam. Komposisi karbon aktif-PVDF yaitu: 100:0, 95:5, 90:10, 85:15 dan 80:20 (wt%). Sampel dikarakterisasi menggunakan FTIR, Optical Microscope dan RCL meter. Hasil pengujian gugus fungsi menunjukkan ikatan CH-R, C-H, C=O, N-H dan C-S yang mengindikasikan bahwa komposit mengandung keratin. Keempat sampel menunjukkan ikatan CH2 dan CF2, kedua gugus fungsi tersebut merupakan gugus pada polimer PVDF. Hasil pengujian sifat fisik (morfologi) menjelaskan semakin besar komposisi PVDF pada sampel maka daerah berwarna hijau semakin luas dan peluang terjadinya keretakan dalam suatu daerah pada sampel semakin besar. Komposisi PVDF yang tepat mampu mencegah terjadinya keretakan. Sampel dengan komposisi PVDF 5 wt% - 15 wt% terjadi persebaran yang homogen. Pada komposisi PVDF 20 wt% sampel mengalami penurunan keefektifan kontak antar komponen sampel sehingga terjadi keretakan. Hasil pengujian sifat listrik (konduktivitas, resistivitas, kapasitansi area, permitivitas riil dan imaginer) menunjukkan bahwa nilai terbaik yaitu: konduktivitas 7,889 x 10-3 S/m, nilai resistivitas 1,26 x 102 Ωm dan nilai kapasitansi area 1,92 x 10-6 F/m2.