Oleh : Dr. Muhammad Sontang Sihotang,S.Si., M.Si, (Peneliti PUI Karbon & Kemenyan USU, MyUSU, Wartawan Dayak News, Kepala Laboratorium Fisika Nuklir, FMIPA USU)
(Bagian Kelima)
Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS):
Selain untuk karakterisasi material, EIS juga digunakan untuk menguji resistansi internal dan efisiensi transfer muatan dalam sel superkapasitor secara keseluruhan. EIS memberikan wawasan tentang stabilitas elektrokimia material selama penggunaan jangka panjang.
3.6 Analisis Keuangan
Untuk menilai kelayakan ekonomi dari pengembangan superkapasitor berbasis limbah ini, dilakukan analisis keuangan menggunakan beberapa indikator utama:
Net Present Value (NPV):
NPV digunakan untuk menghitung nilai sekarang dari semua arus kas yang dihasilkan oleh proyek, dikurangi dengan investasi awal. Jika NPV positif, proyek ini dianggap layak & menguntungkan secara finansial.
Internal Rate of Return (IRR):
IRR adalah tingkat pengembalian di mana NPV sama dengan nol. IRR yang lebih tinggi dari tingkat diskonto yang diharapkan menunjukkan bahwa proyek ini menguntungkan.
Payback Period (PP):
PP mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan modal yang di-investasikan. PP yang lebih pendek menunjukkan bahwa proyek ini cepat menghasilkan arus kas positif.
Break Even Point (BEP):
BEP digunakan untuk menentukan titik di mana total pendapatan sama dengan total biaya (biaya tetap & variabel). BEP memberikan informasi tentang volume produksi minimum yang diperlukan untuk mencapai keseimbangan keuangan.Bab Metode Kajian ini menjelaskan langkah-langkah yang terstruktur dalam pengembangan superkapasitor berbasis limbah industri & biomaterial, mulai dari pengumpulan bahan, proses karbonisasi & aktivasi, pembuatan elektroda, karakterisasi material, pengujian kinerja, hingga analisis keuangan. Setiap tahapan diatur secara integratif untuk memastikan keberlanjutan dari perspektif lingkungan, ekonomi & teknologi.
Bab IV: Pencapaian Hasil & Pembahasan Yang Diharapkan :
4.1 Pencapaian Hasil Pengujian Material Elektroda
4.1.1 Karakterisasi Morfologi dengan SEM
Hasil analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukkan bahwa karbon aktif yang dihasilkan dari BFD, TKP & TI akan memiliki struktur berpori dengan distribusi pori yang baik. Morfologi pori yang seragam pada karbon aktif TKP & BFD memastikan kemampuan material untuk menyimpan muatan lebih efektif.
Karbon aktif dari tempurung kelapa : Pori-pori mikro & meso yang terbentuk selama proses karbonisasi & aktivasi dengan KOH terlihat dengan jelas. Luas permukaan yang besar memungkinkan penyerapan ion yang lebih baik, yang relevan untuk meningkatkan kapasitansi superkapasitor (Rohmah & Sari, 2017).
Karbon aktif dari BFD & TI : Struktur karbon aktif dari BFD yang diproses melalui pirolisis menunjukkan porositas tinggi dengan adanya aluminium oksida yang meningkatkan konduktivitas. Selain itu, hidroksiapatit dari tulang ikan memberikan dukungan struktural, meningkatkan stabilitas mekanik & elektrokimia elektroda katoda (Wang et al., 2019).
4.1.2 Hasil X-ray Diffraction (XRD)
Hasil XRD menunjukkan bahwa karbon aktif dari BFD,TKP & TI mengandung struktur amorf yang dominan, yang menunjukkan bahwa material ini cocok untuk digunakan sebagai elektroda superkapasitor. Kristal hidroksiapatit yang terdeteksi dari TI menunjukkan adanya unsur kalsium fosfat, yang berfungsi sebagai material pendukung untuk meningkatkan kapasitansi & stabilitas elektroda katoda.
4.1.3 Hasil BET Analysis
Analisis Brunauer-Emmett-Teller (BET) untuk karbon aktif dari TKP menunjukkan luas permukaan spesifik sebesar 1200 m²/g, yang sangat ideal untuk meningkatkan penyimpanan energi melalui penyerapan ion. Sementara karbon aktif dari BFD & TI memiliki luas permukaan yang lebih kecil yaitu 900 m²/g, namun memiliki konduktivitas yang lebih baik berkat keberadaan aluminium oksida & hidroksiapatit.
4.1.4 Hasil Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)
Pengukuran resistansi internal melalui EIS menunjukkan bahwa karbon aktif dari BFD memiliki konduktivitas yang lebih baik dibandingkan dengan karbon aktif dari tempurung kelapa. Hal ini disebabkan oleh keberadaan aluminium oksida & Hidroksiapatit, yang meningkatkan kemampuan transfer elektron di dalam elektroda katoda. Resistansi seri yang rendah juga menunjukkan bahwa superkapasitor ini memiliki efisiensi energi yang baik.
4.2 Hasil Pengujian Kinerja Superkapasitor
4.2.1 Cyclic Voltammetry (CV)
Pengujian Cyclic Voltammetry (CV) dilakukan untuk mengukur kapasitansi spesifik dari elektroda superkapasitor. Hasil pengujian menunjukkan bahwa:
Elektroda anoda yang terbuat dari karbon aktif TKP memiliki kapasitansi spesifik sebesar 120 F/g pada laju pemindaian rendah. Ini menunjukkan kemampuan yang baik untuk menyimpan muatan, terutama pada kondisi siklus pengisian & pelepasan yang lambat (Rohmah & Sari, 2017).
Elektroda katoda yang terbuat dari campuran karbon aktif BFD & TI memiliki kapasitansi spesifik sebesar 95 F/g. Meski kapasitansinya lebih rendah dibandingkan dengan anoda, katoda ini memiliki stabilitas elektrokimia yang lebih baik berkat dukungan dari hidroksiapatit.(Bagian Kelima/bay)
