Prosiding Seminar Nasional Material 2012 Fisika  Institut Teknologi Bandung 42 Superkapasitor Menggunakan Polimer Hidrogel Elektrolit dan Elektroda Nanopori Karbon M. Rosi, M.P. Ekaputra, F. Iskandar, M. Abdullah, dan Khairurrijal * Fisika Material Eletronik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung *Email: krijal@fi.itb.ac.id Abstrak. Telah difabrikasi superkapasitor menggunakan polimer polivinil alkohol hidrogel yang mengandung garam sulfat sebagai elektrolit dan elektroda nanopori karbon dari bahan tempurung kelapa. Polimer hidrogel elektrolit dihasilkan dari proses ikat silang polivinil alkohol yang mengandung garam sulfat dan polimer selulosa (natrasol) dengan menggunakan metoda sol gel. Untuk menghasilkan konfigurasi superkapasitor, polimer hidrogel elektrolit diletakkkan diantara elektroda nanopori karbon yang diinjeksikan garam elektrolit. Adapun nanopori karbon dihasilkan dari proses pemanasan sederhana pada tempurung kelapa yang diaktivasi dengan garam alkali. Kata kunci: superkapasitor, hidrogel, elektrolit, nanopori karbon. PENDAHULUAN Superkapasitor merupakan terobosan baru di dunia piranti penyimpan energi yang memiliki rapat daya yang besar, kapasitas penyimpanan muatan yang sangat besar, proses pengisian-pengosongan muatan yang cepat dan tahan lama jika dibandingkan dengan kapasitor biasa. Keunggulan tersebut menyebabkan superkapasitor telah digunakan secara luas dalam berbagai bidang seperti bidang teknologi digital, mesin listrik dan peralatan militer dan luar angkasa. Kemampuan rapat daya yang besar pada superkapasitor disebabkan oleh luas permukaan yang besar dari material elektroda. Kapasitansi tergantung pada akses ion mengisi pori-pori internal sehingga ukuran ion dan ukuran pori harus optimal [1]. Konstruksi superkapasitor mirip dengan kapasitor biasa yang terdiri dari sepasang elektroda yang diisi dengan elektrolit dan dipisahkan dengan material dielektrik (penyekat). Penyekat itu dapat berupa membran yang memiliki bentuk yang kompak, tahan lama, dan bebas dari kebocoran. Membran ini harus bersifat semi-permeabel sehingga memungkinkan pergerakan ion elektrolit antara kedua elektroda. Dalam jangka waktu relatif singkat, membran elektrolit dapat mengalami perubahan bentuk (swelling) karena sifatnya yang peka terhadap kelembaban, perubahan pH, temperatur dan radiasi elektromagnetik. Hal ini menyebabkan penurunan kekuatan mekanik dan menganggu mobilitas ion-ion. Untuk itu diperlukan ikatan yang kuat pada rantai polimer. Hidrogel merupakan bentuk jaring polimer tiga dimensi yang terdiri dari polimer yang berikatan silang dengan senyawa pengikatnya dan mengandung pelarut air yang terjebak didalamnya. Salah satu polimer yang dapat digunakan sebagai hidrogel adalah polimer PVA (polivinil alkohol) yang memiliki beberapa kelebihan yaitu murah, tidak beracun dan stabil secara ikatan kimia. Gugus hidroksil (OH) pada PVA membuat polimer ini mudah berikatan dengan gugus dari senyawa lain misalnya gugus aldehid (- CHO) [2]. Salah satu elektroda yang banyak digunakan pada superkapasitor adalah nanopori karbon yang merupakan karbon aktif yang memiliki pori dalam skala nanometer. Distribusi pori yang besar pada nanopori karbon menyebabkan elektroda ini memiliki luas permukaan yang besar. Nanopori karbon juga memiliki keunggulan lain yaitu mudah diproduksi, mudah terpolarisasi, stabil terhadap senyawa asam atau basa dan murah karena ketersediaan sumber karbon sangat melimpah. Hampir semua material organik di alam mengandung karbon, antara lain tempurung kelapa, biji kopi, gula tebu, biji kopi, bambu, kayu dan lainnya. Nanopori karbon dihasilkan melalui dekomposisi sumber karbon dan proses aktivasi secara fisika melalui pemberian gas maupun aktivasi kimia dengan menyisipkan senyawa kimia (interkalasi) [3]. Pada penelitian ini akan dibuat superkapasitor dari hidrogel berbasis PVA dengan elektrolit Na2SO4 dan elektroda nanopori karbon dari tempurung kelapa dengan aktivator kimia berupa senyawa NaOH.