Nama : Rani Deliana P Nim : 403583 Tugas Metode Karakterisasi Material
1. Pada jurnal 1 dan 2 : hitunglah Kapasitansi, rapat energi, dan rapat daya. Buat interpretasi tentang proses yang terjadi pada superkapasitor akibat ditambah metal oksida dan sebelumnya. Jawab : 1.a. Jurnal “Electrochemical Electrochemical Performance of Supercapacitor Supercapacitor with Stacked Copper Foils Coated with Graphene Nanoplatelets” Kapasitansi (CT)
Untuk nilai (CT) dapat dapat diperoleh melalui kurva GDC, kemudian dihitung menggunakan persamaan berikut :
=
∆ ∆
(1.1)
()
Dengan : CT= kapasitansi (F/g) I= Arus discharge konstan (A/g)/ t= waktu discharge (s) v= potensial window selama proses discharge setelah IR drop (V)
td
stacked
td
single
Diketahui : I= 3 A/g Proses discharge dalam hasil DCG digambarkan dengan garis turun dari tegangan puncak. Sedangkan garis naik dari potensial awal (nol) adalah proses charge. Dari persamaan (1.1), maka diperoleh nilai kapasitansi untuk masing-masing device : = , , / / →
Nama : Rani Deliana P Nim : 403583 = , / →
Untuk mengukur dt dan dV dilakukan secara manual. Dari hasil yang diperoleh superkapasitor yang disusun stacked mengalami peningkatan. Rapat Energi (E)
Rapat energi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: =
∆
(/)
(1.2)
Dengan : CT= kapasitansi (F/g) v= potensial window selama proses discharge setelah IR drop (V) m= massa material elektroda (g) nilai CT telah diperoleh sebelumnya yaitu 206, 3 / untuk dan 56, 3 / sehingga untuk nilai E dapat menggunakan pers. 1.2 :
= , Ws/g = 18, 38 Wh/kg → stacked device = , Ws/g = 5,0 Wh/kg → single device Hasil rapat energi (E) yang diperoleh hampir mendekati dengan nilai yang ada di jurnal yaitu E=24,64 Wh/kg dan 6,28 Wh/kg untuk masing-masing nilai stacked device dan single device. Adapun terdapat perbedaan nilai yang diperoleh, karena perhitungan yang dilakukan secara manual.
Rapat Daya (P)
Untuk menghitung rapat daya dapat menggunakan persamaan : =
(/)
(1.3)
Dengan : P= rapat daya (W/g) E= rapat energi (Ws/g) t= waktu total proses discharge (s) nilai rapat energi dan waktu sudah diperoleh dari perhiungan sebelumnya, sehingga untuk mengitung rapat daya menggunakan pers. 1.3 diperoleh : P= 1, 20 W/g → stacked device P= 1, 20 W/g → single device
Nama : Rani Deliana P Nim : 403583 1.b. Jurnal “The Effect of Concentration Nanoparticles MnO2 DOPED in Activated Carbon as Supercapacitor Electrodes”
Diketahui : I = 2 mA/cm -2=0,002 A/ cm -2 Mengitung Nilai kapasitansi, rapat energi dan rapat daya masing-masing sudah dijelaskan dengan persamaan 1.1, pers. 1. 2, dan pers. 1.3. untuk masing-masing nilai MnO 2 dengan kosentrasi yang berbeda dapat dirangkum dengan menggunkan tabel data : Tabel 1. Data hasil jurnal dengan perhitungan manual Sampel dt MnO2(%) (s)
dV (V)
I Hasil (A/ cm Jurnal 2 ) CT (F/g)
0 250 0,9 0,002 5 1700 1,25 0,002 10 2125 1,13 0,002 15 1900 0,9 0,002 20 750 1,0 0,002 Dari data perhitungan dengan jurnal superkapasitor tidak dapat diketahui.
Hasil Perhitungan Manual
CT(F/cm- E (Ws/cm2 2 ) ) 100 0,56 0,18/m 372 2,72 1,80/m 361 3,76 1,99/m 226 4,22 1,28/m 191 1,5 0,45/m sulit untuk dibandingkan, karena data
P (W/cm2 ) 0,00072/m 0,0011/m 0,00094/m 0,00067/m 0,0006/m massa elektroda
Interpretasi tentang proses yang terjadi pada superkapasitor akibat ditambah metal oksida dan sebelumnya.
Berikut ini adalah Proses yang terjadi ketika superkapasitor ditambah metal o ksida (MnO2): Akibat penyimpanan muatan MnO 2 yang pertama terjadi interkalasi proton (H +) atau kation logam alkali (C+) dalam jumlah bulk material selama reduksi yang diikuti dengan deinterkalasi pada oksidasi seperti yang dapat dilihat pada persamaan berikut:
Nama : Rani Deliana P Nim : 403583
Proses kedua, ketika adsorpsi permukaan kation elektrolit (C+) pada MnO2
Melalui proses ini dan melalui hasil kurva serta perhitungan diperoleh bahwa nilai kapasitans superkapasitor meningkat, hal ini dikarenakan peningkatan luas permukaan dan penyimpanan pseodokapasitif. Menigkatnya kosentrasi dari MnO2 mengakibatkan agregasi dalam komposit, menurunkan nilai kapasitif dna luas permukaan elektroda.
2. Apa hubungannya redoks dengan kinerja battery? Mengapa redoksnya harus diuji? Kalau redoksnya tidak sempurna efeknya pada kinerja battery apa? Jawab :
Reaksi yang terjadi dalam sel elektrokimia adalah reaksi reduksi dan reaksi oksidasi (reaksi redoks). Reaksi oksidasi dan reduksi tidak dapat dilakukan secara terpisah, dan harus tampil bersama dalam reaksi kimia. Baterai tesusun sel reduksi dan sel oksidasi sehingga berguna untuk memproduksi dan menyimpan energi listrik. Redoks harus diuji untuk menguji ketahanan dari suatu baterai. Jika voltammogram dari baterai tidak seimbang maka proses penyimpanan dan pengosongannya juga tidak seimbang, sehingga kualitas baterai tidak baik. Jika redoks tidak sempurna maka kinerja baterai akan tidak baik. Reaksi redoks yang tidak sempurna ditandai dengan adany produk dari reaksi redoks, sehingga proses pengosongan dan penyimpanan juga tidak seimbang, akibanya kualitas dan kinerja baterai tidak baik.
