Abstrak—Reefer container bergantung pada energi listrik kapal dalam  skala  besar  sebagai  sumber  dayanya.  Reefer  container tidak  dapat  berfungsi  secara  optimal  tanpa  pasokan  energi listrik  yang  kontinu.  Dalam  upaya  mengatasi  fluktuasi  suhu dan  mengurangi  konsumsi  energi,  telah  diperkenalkan teknologi  berupa  Phase  Change  Material  (PCM)  yang  mampu menyimpan  energi  termal  dan  diterapkan  pada  sistem pendinginan  hybrid  pada  reefer  container.  Penelitian  ini bertujuan untuk menguji dan menganalisis karakteristik, sifat termofisika,  dan  pengaruh  penambahan  zat  aditif  (agen nukleasi  dan  agen  pengental)  pada  karakteristik  dan  sifat termofisika  PCM  berbasis  salt  hydrate  kalsium  klorida  untuk aplikasi  pada  suhu  rendah.  Metode  yang  digunakan  pada penelitian ini yaitu metode eksperimental meliputi Supercooling  Test,  DSC  Test,  dan  FTIR  Test.  Dari  keenam sampel  yang  telah  diuji,  terdapat  dua  sampel  terbaik  yaitu sampel  S1  dan  S6.  Hal  tersebut  dikarenakan  memiliki  titik beku  antara  -20°C  s.d.  -25°C  sesuai  dengan  temperatur  kerja reefer container dan derajat supercooling yang rendah. Sampel PCM  S1-C20S0  (20%  w.t.  CaCl 2 -  H 2 O)  memiliki  titik  beku -21.33°C,  derajat  supercooling  rendah  sebesar  0.45°C,  dan kalor laten sebesar 6.64 J/g. Sampel PCM S6-C20S2C05 (20% w.t. CaCl 2 - H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 + 0.5% w.t. CMC) memiliki titik  beku  -24.49°C,  derajat  supercooling  sebesar  0.05°C,  dan kalor  laten  sebesar  3.11  J/g.  Kedua  larutan  ini  menunjukkan adanya  gugus  OH  dan  C=O,  maka  tergolong  sebagai  larutan hidrat, khususnya salt hydrate. Adapun pengaruh penambahan zat aditif dapat mengurangi derajat supercooling pada larutan PCM, tetapi juga mengurangi kalor laten larutan PCM.
Kata  Kunci—DSC  Test,  FTIR  Test,  Phase  Change  Material, Supercooling Test.

## I. PENDAHULUAN
EEFER  container merupakan  contoh  dari  penggunaan sistem  refrigerasi  di  kapal  yang  memanfaatkan  energi listrik  besar sebagai  sumber tenaganya  untuk  menjaga suhu muatan  di  dalamnya,  hal  ini  berdampak  pada  tingginya biaya  operasional  aktivitas  distribusi  suatu  komoditas. Reefer  container 40  ft  membutuhkan  daya  antara  7.4-7.7 kW  untuk  mendapatkan  suhu  -18°C  pada  bagian  dalam kontainer  [1]. Reefer  container tidak  dapat  beroperasi sebagaimana mestinya apabila tidak ada suplai energi listrik secara  kontinu.  Misalnya  ketika  kapal  mengalami  keadaan emergency,  blackout ,  dan overhaul .  Hal  seperti  itu menyebabkan  muatan  di  dalam reefer  container tersebut mengalami  penurunan  kualitas  dan  bisa  juga  sampai  terjadi pembusukan.
Saat  ini, Phase  Change  Material (PCM)  merupakan alternatif  teknologi  yang  banyak  digunakan  dalam  aplikasi sistem  refrigerasi  karena  dapat  menyimpan  energi  termal
sebagai kalor laten [2]. Teknologi PCM dapat menggantikan peran  sistem  refrigerasi  konvensional  dari reefer  container selama  beberapa  waktu.  Kalsium  klorida  dianggap  sebagai PCM salt  hydrate representatif  karena  keunggulan  entalpi fusi  yang  tinggi,  tidak  beracun,  dan  mudah  didapatkan. Secara  umum  dengan  kebanyakan  hidrat  garam,  CaCl 2 memiliki kecenderungan menuju supercooling dan pemisahan  fase  dalam  aplikasi  praktis  [3].  Solusi  untuk masalah tersebut adalah dengan menggunakan tambahan zat aditif  berupa  agen  nukleasi  dan  agen  pengental.  Agen nukleasi  dapat  dibedakan  menjadi  nukleator  isomorfik  dan nukleator non-isostruktural dengan membandingkan kesamaan  struktur  kristal  dan  parameter  kisi  aditif  dan bahan yang melekat padanya [3]. Hingga saat ini belum ada penelitian  yang  menggunakan  CaCl 2 dengan  tambahan  zat aditif  untuk  aplikasi  PCM  pada  suhu  -20°C  sesuai  dengan suhu reefer container.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menguji  dan  menganalisis karakteristik,  sifat  termofisika,  dan  pengaruh  penambahan zat  aditif  zat  aditif  berupa  SrCl 2 sebagai nucleating  agent dan CMC sebagai  zat  pengental  pada karakteristik dan sifat termofisika  PCM  berbasis salt  hydrate untuk  aplikasi  pada suhu  rendah.  Serangkaian  pengujian  yang  akan  dilakukan terhadap  PCM  yaitu  meliputi Supercooling  Test ,  DSC ( Differential  Scanning  Calorimetry )  dan  juga  analisis  FTIR ( Fourier Transform Infrared Spectroscopy ). Pada pengujian Supercooling  Test bertujuan  untuk  mengetahui  apakah material akan mengalami fenomena supercooling atau tidak, freezing  point ,  dan nucleating  point .  Sedangkan  pada pengujian  DSC  bertujuan  untuk  mengetahui  kalor  laten, sedangkan pada pengujian FTIR bertujuan untuk mengetahui struktur molekul material.

## II. URAIAN PENELITIAN
A. Thermal Energy Storage (TES)
Thermal  Energy  Storage (TES)  adalah  material  yang dapat  menyimpan  energi  untuk  digunakan  kemudian. Dengan  terjadinya  perubahan  suhu  atau  fase,  pada  energi yang  disimpan.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  TES  memiliki dua  sistem  kerja,  yaitu  dengan  perubahan  temperatur  yang disebut sensible  heat dan  dengan  perubahan  fasa  yang disebut latent  heat . Latent  heat material  biasanya  dikenal sebagai phase  change  material (PCM).  Selain  dapat menyerap dan melepaskan panas dengan melalui perubahan fase,  PCM  juga  dapat  melakukannya  dengan  melalui perubahan  suhu.  Dengan  kata  lain,  PCM  juga  memiliki
Analisis Karakteristik dan Sifat Termofisika Phase Change Material (PCM) Berbasis Salt Hydrate Kalsium Klorida dengan Zat Aditif untuk Aplikasi Sistem Refrigerasi Hybrid pada Reefer Container
Muhammad Rizqi Aditya Veva, Sutopo Purwono Fitri, dan Ede Mehta Wardhana Departemen Teknik Sistem Perkapalan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : sutopopf@gmail.com
R
kemampuan sensible heat . Latent heat selalu lebih besar bila dibandingkan  dengan sensible  heat sehingga  kalor  spesifik latent heat lebih sering dimanfaatkan [4].

## B. Kalor Laten dan Perubahan Fasa
Suhu suatu zat tidak akan berubah selama perubahan fase sampai  seluruh  zat  berubah  fase.  Transisi  fase  yang  paling sering  termasuk  fusion  (dari  cair  ke  padat),  meleleh  (dari padat  ke cair), menguap (dari  cair ke gas), kondensasi  (dari gas  ke  cair),  dan  sublimasi  (padat  ke  gas).  Ketika  suatu  zat berubah  fase,  energi  yang  diserap  digunakan  untuk meningkatkan  energi  potensial  sedangkan  energi  kinetik tetap.  Energi  yang  diperlukan  untuk  mengubah  fasa  tanpa mengubah  suhu  disebut  panas  laten  (L).  Sedangkan  energi yang dibutuhkan untuk melakukan perubahan fasa dari padat ke  cair  dan  sebaliknya  dikenal  sebagai  laten  heat  of  fusion (H) [5].

## C. Phase Change Material (PCM)
Phase  Change  Material (PCM)  adalah  zat  yang  dapat berubah  fasa  dan  melepaskan  atau  menyerap  energi  yang cukup  pada  transisi  fase  untuk  menghasilkan  panas  atau dingin.  Material  PCM  memiliki  panas  laten  yang  tinggi. Bahan  PCM  memiliki  kemampuan  unik  untuk  meleleh  dan membeku  pada  suhu  tertentu,  serta  menyimpan  dan melepaskan  energi  selama  perubahan  fasa  [6].  Jenis  PCM salt hydrate memiliki konduktivitas panas yang lebih tinggi, kalor laten lebih tinggi,  dan fenomena degradasi yang lebih rendah.  Namun,  ada  kekurangannya,  seperti  fenomena supercooling ,  pemisahan  fase,  dan  korosi  pada  bahan kemasan [7].

## D. Kalsium Klorida (CaCl 2 )
Larutan  yang  dapat  berubah  fasa  dari  padat  menjadi  cair salah  satunya  adalah  larutan  kalsium  klorida.  Golongan bahan  berubah  fase  non-organik  meliputi  kalsium  klorida. Ketika  dikombinasikan  dengan  air,  kalsium  klorida  akan menghasilkan  larutan  hidrat.  Dengan  mengubah  persentase massa atau volume campuran, kalsium klorida sendiri dapat diubah  menjadi  larutan  hidrat.  Satu  manfaat  lain menggunakan  larutan  kalsium  klorida  adalah  bahwa  kita dapat memodifikasi titik beku dan titik leleh larutan dengan memodifikasi  fraksi  massa  CaCl 2 terhadap  air,  sehingga memungkinkan  kita  memodifikasi  larutan  ke  kondisi  kerja yang diinginkan [8].
E. Stronsium Klorida (SrCl 2 ) Sebagai Agen Nukleasi
Stronsium  klorida  (SrCl 2 )  adalah  garam  anorganik  yang dihasilkan  dari  campuran  yang  menggabungkan  stronsium dan  klorida.  Senyawa  ini    bersifat  netral  dalam  larutan, seperti  kebanyakan  garam  pada  umumnya.  Ini  dapat digunakan  sebagai  sumber  daya  dalam  sintesis  organik untuk  membuat  berbagai  jenis  senyawa  strontium.  Jika dibandingkan  dengan  sulfida,  ia  memiliki  keunggulan  tidak bereaksi  dengan  oksigen  dan  karbon  dioksida,  sehingga memudahkan penanganan di industri. Dengan meningkatnya konsentrasi  SrCl 2 ·6H 2 O,  derajat supercooling berlebih  dari larutan  berbasis  kalsium  menurun  tajam,  tetapi  setelah persen  massa  SrCl 2 ·6H 2 O  lebih  dari  2%  massa,  derajat
Gambar 2. Skema apparatus untuk supercooling test .
Gambar 3. Peletakan larutan dan termokopel ke dalam cold storage .
Gambar 4. Proses pengambilan data dengan LJ LogM.
Gambar 1. Flowchart metodologi penelitian.
pendinginan  malah  meningkat.  Oleh  karena  itu,  2%  massa SrCl 2 ·6H 2 O sebagai agen nukleasi terbaik [9].
F. Supercooling/Subcooling
Supercooling adalah  keadaan  metastabil  PCM  di  mana mereka  tetap  dalam  fase  cair  ketika  didinginkan  di  bawah suhu  titik  lelehnya.  Misalnya,  pada  tekanan  atmosfer  di laboratorium,  air  murni  dapat  didinginkan  hingga  -41°C tanpa  melalui  transisi  fase  padat.  Oleh  karena  itu,  dalam aplikasi  jangka  pendek,  menggunakan  cairan supercooled bukanlah  metode  yang  efisien.  Meskipun  demikian,  karena cairan supercooled dapat dipertahankan dalam keseimbangan termal dengan suhu lingkungan untuk jangka waktu  yang  lama, supercooling merupakan  karakteristik yang menarik dalam aplikasi jangka panjang [10].

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Metode yang digunakan  pada penelitian ini yaitu metode eksperimental.  Penelitian  akan  dimulai  dengan  penentuan masalah,  dan  akan  dilanjutkan  dengan  studi  literatur,  studi empiris,  persiapan  solusi  PCM  dan  desain  peralatan, pembuatan  solusi  PCM  dan  kalibrasi  peralatan,  validasi solusi PCM, berbagai pengujian (uji sub/supercooling, DSC, FTIR),  pengumpulan  &  analisis  data,  dan  diakhiri  dengan kesimpulan  dan  rekomendasi.  Alur  penelitian  ditunjukkan oleh Gambar 1.

## A. Persiapan  Pembuatan  Larutan  PCM  dan  Desain Apparatus
Pada  penelitian  sebelumnya,  pembuatan  PCM  dilakukan dengan  mencampurkan  kalsium  klorida  (CaCl 2 )  dengan  air distilasi/suling  (H 2 O)  dengan  persentase  berat  kalsium klorida  (CaCl 2 )  sebanyak  50.66%,  29.8%,  30,5%.  Namun karena  titik  beku  yang  dihasilkan  tidak  sesuai  yang diharapkan,  maka  perlu  dilakukan  penyesuaian  persentase perbandingan  CaCl 2 ,  H 2 O,  dan  zat  aditif  yang  berfungsi sebagai agen nukleasi yaitu stronsium klorida heksahidrat.
Pada  penelitian  ini  dengan  mengacu  pada  penelitian sebelumnya  komposisi  yang  digunakan  untuk  pembuatan PCM  seperti  pada  Tabel  1  agar  bisa  mendapat  titik  beku
yang  diinginkan  sekitar  -20°C  sampai  dengan  -25°C  dan dilakukan  penambahan  zat  aditif  berupa  stronsium  klorida heksahidrat  sebanyak  2%  dan  CMC  yang  berfungsi  untuk mengurangi  terjadinya  fenomena  supercooling  pada  larutan PCM.

## B. Kalibrasi Apparatus dan Validasi Larutan PCM
Standar  dan  prosedur  percobaan  akan  digunakan  untuk proses  kalibrasi.  Sebelum  melakukan  percobaan,  larutan PCM  harus  divalidasi  mengacu  pada  standar  dan  prosedur pencampuran larutan untuk memastikan kesesuaian komposisi  larutan,  homogenitas  larutan,  dan  alat ukur  yang akan  digunakan  harus  di  kalibrasi  terlebih  dahulu  agar menghasilkan data yang akurat.

## C. Pengujian Supercooling
Untuk pengujian Supercooling dilakukan di Laboratorium MMS,  Departemen  Teknik  Sistem  Perkapalan,  Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember.  Adapun  langkah-langkah yang  digunakan  pada  metode  pengujian  supercooling sebagai berikut:
1. Siapkan larutan PCM yang akan diuji.
2. Siapkan  dan  rancang  ruang  pendingin,  dan  sistem refrigerasi kompresi uap seperti terlihat pada Gambar 2.
3. Tuangkan  larutan  PCM  ke  dalam  gelas  beaker  dan masukkan ke dalam ruang pendingin.
4. Letakkan  termokopel  ke  dalam  masing-masing  beaker glass  dan  di  dalam  ruang  pendingin  seperti  yang ditunjukkan Gambar 3.
5. Tutup ruang pendingin sampai rapat.
6. Pastikan semua fitting kencang dan tidak ada kebocoran.
7. Nyalakan  kompresor  pendingin  untuk  mendinginkan ruang pendingin.
8. Perhatikan  perubahan  suhu  dari  laptop  yang  sudah
Tabel 1.
Komposisi PCM yang akan dibuat No  Nama Sampel
Perbandingan Persentase Massa Kalsium
Klorida (CaCl 2 ) Air (H 2 O) Agen Nukleasi Stronsium Klorida (SrCl 2 ·6H 2 O) Zat Pengental Carboxymethyl Cellulose (CMC) S1 C20S0 20% 80% - - S2 C20S2C1 20% 80% + 2% + 1% S3 C22S0 22% 78% - - S4 C22S2C1 22% 78% + 2% + 1%
S5 C20S2C0 20% 80% + 2% - S6 C20S2C05 20% 80% + 2% + 0.5% Tabel 2.
Temperature Program pada pengujian DSC Temperature Program Start Temp. [°C] 0 Temp Rate [°C/min ] -10 Hold Temp. [°C] -40 Hold Time [min] 0 Gas
Udara Tabel 3.
Data Hasil Supercooling Test
Sampel PCM Bahan Dasar PCM Zat Aditif Titik Nukleasi (°C) Titik Beku (°C) Derajat Supercooling (°C) *Lower better S1- C20S0 20% w.t. CaCl 2 - -21.78 -21.33 0.45 S2- C20S2C1 20% w.t. CaCl 2 2% SrCl 2 + 1% CMC -25.84 -25.70 0.14 S3- C22S0 22% w.t. CaCl 2 - -26.11 -25.55 0.56 S4- C22S2C1 22% w.t. CaCl 2 2% SrCl 2 + 1% CMC -27.36 -27.27 0.09 S5- C20S2C0 20% w.t. CaCl 2 2% SrCl 2 -25.81 -25.54 0.27 S6- C20S2C05 20% w.t. CaCl 2 2% SrCl 2 + 0.5% CMC -24.54 -24.49 0.05
Gambar 5. Hasil Supercooling Test Sampel S1-C20S0.
terhubung  dengan  data  logger.  Pengambilan  data ditunjukkan oleh Gambar 4.

## D. Pengujian DSC
Pada  penelitian  ini,  pengujian  DSC  dilakukan  oleh Laboratorium Penelitian dan Pengujian Terpadu Universitas Gadjah  Mada  (LPPT  UGM)  yang  mengacu  pada  sistem manajemen  mutu  laboratorium  ISO/IEC  17025:2017.  Sejak tahun 2021 LPPT-UGM telah terbukti memiliki kompetensi pengujian  yang  telah  terakreditasi  oleh  Komite  Akreditasi Nasional (KAN). Parameter yang digunakan dalam pengujian DSC dimuat dalam Tabel 2.

## E. Pengujian FTIR
Pada  penelitian  ini,  pengujian  FTIR  dilakukan  oleh Laboratorium  Divisi  Karakterisasi  Departemen  Teknik Material & Metalurgi Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

## F. Analisis dan Pengolahan Data
Data  yang  diamati  dan  akan  diperoleh  adalah  data perubahan suhu PCM dari supercooling test, hasil pengujian DSC,  dan  hasil  pengujian  FTIR.  Data  yang  diambil  berupa Data  Supercooling,  Freezing  Point,  Kalor  Laten,  dan Struktur Molekul Material.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Supercooling Test
Supercooling atau subcooling adalah  keadaan  metastabil PCM  di  mana  mereka  tetap  dalam  fase  cair  ketika didinginkan  di  bawah  suhu  titik  bekunya.  Misalnya,  pada tekanan  atmosfer  di  laboratorium,  air  murni  dapat didinginkan  hingga  -41°C  tanpa  melalui  transisi  fase  padat [10].
Secara  umum,  derajat supercooling yang  bernilai  lebih rendah  menyebabkan  proses  pemadatan/solidifikasi  yang lebih  cepat  dan  temperatur  pembekuan  material  yang  lebih tinggi.  Namun  apabila  derajat supercooling bernilai  tinggi dapat berakibat negatif untuk fungsionalitas sistem Thermal
Energy  Storage (TES)  karena  dapat  menyebabkan pembekuan  terjadi  pada  suhu  yang  lebih  rendah  dari  yang diperkirakan,  menghasilkan  rentang  suhu  operasional  yang lebih besar dan lebih sedikit energi yang dilepaskan.
Pada  Tabel  3  menampilkan  data phase  change  material pada percobaan supercooling test bersama dengan parameter bahan  dasar  PCM,  zat  aditif,  fenomena supercooling , temperatur  titik  beku,  suhu  titik  nukleasi,  dan  derajat supercooling .  Dari  pengujian  yang  telah  dilakukan, didapatkan  sampel  PCM  yang  terbaik  dan  sesuai  dengan perencanaan  yaitu  PCM  S1-C20S0  dan  S6-C20S2C05 karena  memiliki  titik  beku  antara  -20°C  s.d.  -25°C  sesuai dengan  temperatur  kerja reefer  container dan  derajat supercooling yang rendah.
1) Analisis Supercooling Sampel S1-C20S0 (20% w.t. CaCl 2 - H 2 O)
Gambar 5 menunjukkan hasil percobaan supercooling test yang  dilakukan  pada  larutan  20%  w.t.  CaCl 2 -  H 2 O  (tanpa zat  aditif).  Temperatur cold  storage merupakan  suhu ruangan  di  dalam cold  storage tempat  larutan  PCM didinginkan. Dapat dilihat dari pengujian, larutan mengalami  fenomena supercooling .  Titik  nukleasi  pada percobaan supercooling test terjadi pada suhu -21.78°C dan titik beku pada suhu -21.33°C, sehingga derajat supercooling pada larutan sebesar 0.45°C.
2)  Analisis  Supercooling  Sampel  S2-C20S2C1  (20%  w.t. CaCl 2 - H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 + 1% w.t. CMC)
Gambar 6 menunjukkan hasil percobaan supercooling test yang  dilakukan  pada  larutan  20%  w.t.  CaCl 2 -  H 2 O  +  2% w.t.  SrCl 2 +  1%  w.t.  CMC  (dengan  tambahan  zat  aditif). Temperatur cold storage merupakan suhu ruangan di dalam cold storage tempat larutan PCM didinginkan. Dapat dilihat dari  pengujian,  larutan  mengalami  fenomena supercooling , tetapi  dengan  penambahan  zat  aditif  SrCl 2 dan  CMC  dapat sedikit mengurangi derajat supercooling . Titik nukleasi pada percobaan supercooling test terjadi pada suhu -25.84°C dan titik beku pada suhu -25.70°C, sehingga derajat supercooling pada larutan sebesar 0.14°C.
Gambar 8. Hasil Supercooling Test Sampel S4-C22S2C1.
Gambar 9. Hasil Supercooling Test Sampel S5-C20S2C0. Gambar 6. Hasil Supercooling Test Sampel S2-C20S2C1. Gambar 7. Hasil Supercooling Test Sampel S3-C22S0.
3) Analisis Supercooling Sampel S3-C22S0 (22% w.t. CaCl 2
- H 2 O)
Gambar 7 menunjukkan hasil percobaan supercooling test yang  dilakukan  pada  larutan  22%  w.t.  CaCl 2 -  H 2 O  (tanpa zat  aditif).  Temperatur cold  storage merupakan  suhu ruangan  di  dalam cold  storage tempat  larutan  PCM didinginkan. Dapat dilihat dari pengujian, larutan mengalami  fenomena supercooling .  Titik  nukleasi  pada percobaan supercooling test terjadi pada suhu -26.11°C dan titik beku pada suhu -25.55°C, sehingga derajat supercooling pada larutan sebesar 0.56°C.
4)  Analisis  Supercooling  Sampel  S4-C22S2C1  (22%  w.t. CaCl 2 - H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 + 1% w.t. CMC)
Gambar 8 menunjukkan hasil percobaan supercooling test yang  dilakukan  pada  larutan  22%  w.t.  CaCl 2 -  H 2 O  +  2% w.t.  SrCl 2 +  1%  w.t.  CMC.  Temperatur cold  storage merupakan  suhu  ruangan  di  dalam cold  storage tempat larutan  PCM  didinginkan.  Dapat  dilihat  dari  pengujian, larutan  mengalami  fenomena supercooling ,  tetapi  dengan penambahan  zat  aditif  SrCl 2 dan  CMC  dapat  sedikit mengurangi  derajat supercooling .  Titik  nukleasi  pada percobaan supercooling test terjadi pada suhu -27.36°C dan titik beku pada suhu -27.27°C, sehingga derajat supercooling pada larutan sebesar 0.09°C.
5)  Analisis  Supercooling  Sampel  S5-C20S2C0  (20%  w.t. CaCl 2 - H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 )
Gambar 9 menunjukkan hasil percobaan supercooling test yang  dilakukan  pada  larutan  20%  w.t.  CaCl 2 -  H 2 O  +  2% w.t.  SrCl 2 .  Temperatur cold  storage merupakan  suhu ruangan  di  dalam cold  storage tempat  larutan  PCM didinginkan. Dapat dilihat dari pengujian, larutan mengalami  fenomena supercooling .  Titik  nukleasi  pada percobaan supercooling test terjadi pada suhu -25.81°C dan titik beku pada suhu -25.54°C, sehingga derajat supercooling pada larutan sebesar 0.27°C.
6)  Analisis  Supercooling  Sampel  S6-C20S2C05  (20%  w.t. CaCl 2 - H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 + 0.5% w.t. CMC)
Gambar  10  menunjukkan  hasil  percobaan supercooling test  yang  dilakukan  pada  larutan  22%  w.t.  CaCl 2 -  H 2 O  + 2%  w.t.  SrCl 2 +  0.5%  w.t.  CMC.  Temperatur cold  storage merupakan  suhu  ruangan  di  dalam cold  storage tempat larutan  PCM  didinginkan.  Dapat  dilihat  dari  pengujian, larutan  mengalami  fenomena supercooling .  Titik  nukleasi pada percobaan supercooling test terjadi pada suhu -24.54°C dan  titik  beku  pada  suhu  -24.49°C,  sehingga  derajat supercooling pada larutan sebesar 0.05°C. Derajat supercooling yang  bernilai  lebih  rendah menyebabkan  proses  pemadatan/solidifikasi  yang  lebih cepat dan temperatur pembekuan material yang lebih tinggi. Namun  apabila  derajat supercooling bernilai  tinggi  dapat berakibat  negatif  untuk  fungsionalitas  sistem Thermal Energy Storage (TES).

## B. DSC Test
Pengujian  DSC  dilakukan  untuk  mengetahui  sifat termofisika dari sampel PCM. Sampel PCM yang digunakan yaitu PCM S1-C20S0 (20% w.t. CaCl 2 - H 2 O) dan PCM S6- C20S2C05  (20% w.t. CaCl 2 -  H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 + 0.5% w.t.  CMC).  Sampel  PCM  tersebut  merupakan  sampel terbaik diantara semua sampel yang dibuat setelah dilakukan pengujian supercooling.
1) Analisis DSC Sampel S1-C20S0 (20% w.t. CaCl 2 - H 2 O)
Gambar  11  menunjukkan  kurva  hasil  uji  DSC  pada Sampel  S1-C20S0  yang  merupakan  larutan  PCM  tanpa penambahan  zat  aditif.  Pada  kurva  menunjukkan  pada sampel  ini,  alat  pengujian  DSC  mendeteksi  terjadi  sekali reaksi eksotermis tanpa ada reaksi endotermis.
Reaksi  eksotermis  ditunjukkan  dengan  kurva  turun  yang mengarah  ke  bawah  dengan  nilai  kalor  negatif  dimulai  dari suhu  -0.67°C,  berakhir  pada  suhu  -9.83°C,  dan  memuncak pada  suhu  -3.33°C.  Hasil  kalor  spesifik  yang  terekam  pada reaksi  eksotermis  untuk  sampel  6.58  mg  tersebut  adalah
Gambar 12. Hasil DSC Sampel S6-C20S2C05.
Gambar 13. Spektrum FTIR Sampel S1-C20S0.
Gambar 10. Hasil Supercooling Test Sampel S6-C20S2C05.
Gambar 11. Hasil DSC Sampel S1-C20S0.
43.72 mJ dan kalor latennya sebesar 6.64 J/g.
2)  Analisis  DSC  Sampel  S6-C20S2C05  (20%  w.t.  CaCl 2 - H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 + 0.5% w.t. CMC)
Gambar  12  menunjukkan  kurva  hasil  uji  DSC  pada Sampel  S6-C20S2C05  yang  merupakan  larutan  PCM dengan  tambahan  zat  aditif  SrCl 2 sebagai nucleating  agent dan  CMC  sebagai  zat  pengental.  Pada  kurva  menunjukkan pada  sampel  ini,  alat  pengujian  DSC  mendeteksi  terjadi sekali reaksi eksotermis tanpa ada reaksi endotermis.
Reaksi  eksotermis  ditunjukkan  dengan  kurva  turun  yang mengarah  ke  bawah  dengan  nilai  kalor  negatif  dimulai  dari suhu -8.53°C, berakhir pada suhu -12.74°C, dan memuncak pada  suhu  -9.97°C.  Hasil  kalor  spesifik  yang  terekam  pada reaksi  eksotermis  untuk  sampel  6.99  mg  tersebut  adalah 21.75 mJ dan kalor latennya sebesar 3.11 J/g.
3)  Perbandingan  Hasil  DSC  antara  Larutan  PCM  Tanpa Zat Aditif dan Larutan PCM dengan Tambahan Zat Aditif
Berdasarkan hasil pengujian DSC pada sampel S1-C20S0 yang merupakan larutan PCM tanpa tambahan zat aditif dan sampel S6-C20S2C05 yang merupakan larutan PCM dengan tambahan zat aditif SrCl 2 sebagai nucleating agent dan CMC sebagai  zat  pengental.  Dari  kedua  sampel  yang  diuji,  alat pengujian  DSC  mendeteksi  terjadi  sekali  reaksi  eksotermis pada masing-masing sampel. Sampel S1-C20S0 menunjukkan reaksi eksotermis yang lebih landai dibanding sampel  S6-C20S2C05.  Selain  itu,  nilai  kalor  spesifik  dan kalor laten dari  sampel S1-C20S0  lebih  besar dibandingkan sampel  S6-C20S2C05,  nilai  kalor  spesifik  dan  kalor  laten sampel  S1-C20S0  dengan  massa  6.58  mg  adalah  43.72  mJ dan  6.64  J/g,  sedangkan  nilai  kalor  spesifik  dan kalor  laten sampel  S6-C20S2C05  dengan  massa  6.99  mg  adalah  21.75 mJ dan 3.11 J/g.
Kalor laten mempengaruhi perubahan fase, kalor spesifik, dan  transfer  energi  selama  proses  pemanasan  dan pendinginan.  Jadi  apabila ditinjau dari besar kalor latennya, pengaruh  penambahan  zat  aditif  seperti  pada  sampel  S6- C20S2C05  membuat  nilai  kalor  latennya  lebih  rendah dibandingkan  sampel  S1-C20S0. Phase  change  material yang  memiliki  nilai  kalor  laten  rendah  akan  memiliki kapasitas penyimpanan energi yang sedikit dan berubah fase lebih  cepat  apabila  digunakan  sebagai Thermal  Energy Storage (TES).  Rendahnya nilai kalor laten ini dipengaruhi beberapa  faktor seperti  jenis zat, interaksi  molekul, struktur kristal, suhu, konsentrasi, ikatan kimia.

## C. FTIR Test
Pada penelitian ini dilakukan uji kimia untuk mengetahui komposisi  dan  sifat  kimia  larutan  PCM.  Dari  segi  sifat
kimia, PCM organik  harus memiliki  sifat  stabilitas molekul yang  kompatibel  dengan  bahan  konstruksi,  tidak  beracun, food grade, dan tidak memiliki sifat bahaya kebakaran untuk alasan  keamanan.  Pengujian  FTIR  dilakukan  untuk mengetahui  sifat  termofisika  dari  sampel  PCM.  Sampel PCM  yang  digunakan  yaitu  PCM  S1-C20S0  (20%  w.t. CaCl 2 -  H 2 O)  dan  PCM  S6-C20S2C05  (20%  w.t.  CaCl 2 - H 2 O  +  2%  w.t.  SrCl 2 +  0.5%  w.t.  CMC).  Sampel  PCM tersebut  merupakan  sampel  terbaik  diantara  semua  sampel yang dibuat setelah dilakukan pengujian supercooling untuk menentukan  titik  beku,  titik  nukleasi,  dan  derajat supercooling dari semua sampel PCM.
1) Analisis FTIR Sampel S1-C20S0 (20% w.t. CaCl 2 - H 2 O)
Gambar  13  menunjukkan  spektrum  hasil  uji  FTIR  pada Sampel  S1-C20S0  yang  merupakan  larutan  PCM  tanpa penambahan  zat  aditif.  Berdasarkan  data  grafik  spektrum FTIR tersebut diketahui panjang gelombang sebagai berikut: a. Panjang  gelombang  3346.38  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  OH  dari  senyawa  alkohol  dan  puncaknya melebar, maka  termasuk  ikatan  hidrogen  dan  tergolong  sebagai larutan  hidrat.  Umumnya  rentang  panjang  gelombang sekitar 3200-3550 cm -1 dan intensitasnya kuat. b. Panjang  gelombang  2095.74  cm -1 menunjukkan  adanya ikatan  rangkap  tiga  ( triple  bond )  C≡C  dari  senyawa alkuna dan intensitasnya bervariasi.
c. Panjang  gelombang  1632.23  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  C=O  pada  amida  dari  senyawa  asam  karboksil turunannya  dan  puncaknya  tajam.  Umumnya  rentang panjang gelombang sekitar 1630-1695 cm -1 dan intensitasnya kuat.
d. Panjang  gelombang  483.75  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  ion  Ca 2+ dari  daerah  gelombang finger  print dan intensitasnya sedang.
2)  Analisis  FTIR  Sampel  S6-C20S2C05  (20%  w.t.  CaCl 2 - H 2 O + 2% w.t. SrCl 2 + 0.5% w.t. CMC)
Gambar  14  menunjukkan  spektrum  hasil  uji  FTIR  pada Sampel  S6-C20S2C05  yang  merupakan  larutan  PCM dengan  tambahan  zat  aditif  SrCl 2 sebagai nucleating  agent dan  CMC  sebagai  zat  pengental.  Berdasarkan  data  grafik spektrum  FTIR  diketahui  panjang  gelombang  sebagai berikut:
a. Panjang  gelombang  3346.50  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  OH  dari  senyawa  alkohol  dan  puncaknya melebar, maka  termasuk  ikatan  hidrogen  dan  tergolong  sebagai larutan  hidrat.  Umumnya  rentang  panjang  gelombang sekitar 3200-3550 cm -1 dan intensitasnya kuat. b. Panjang  gelombang  2079.69  cm -1 menunjukkan  adanya ikatan  rangkap  tiga  ( triple  bond )  C≡C  dari  senyawa alkuna dan intensitasnya bervariasi.
c. Panjang  gelombang  1632.28  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  C=O  pada  amida  dari  senyawa  asam  karboksilat turunannya  dan  puncaknya  tajam.  Umumnya  rentang panjang gelombang sekitar 1630-1695 cm -1 dan intensitasnya kuat.
d. Panjang  gelombang  503.43  cm -1 menunjukkan  adanya gugus  ion  Ca 2+ dari  daerah  gelombang finger  print dan intensitasnya sedang.
Spektrum  panjang  gelombang  yang  terbaca  pada  larutan PCM  dengan  tambahan  zat  aditif  identik  dengan  larutan PCM  tanpa  zat  aditif,  hal  ini  karena  kedua  larutan  ini
Gambar 14. Spektrum FTIR Sampel S6-C20S2C05.
memiliki  bahan  dasar  yang  sama  yaitu  20%  w.t.  CaCl 2 - H 2 O dan dengan tambahan zat aditif dengan persentase berat massa yang kurang dari 3%. Larutan PCM dengan tambahan zat  aditif  juga  tergolong  dalam  kategori  larutan  hidrat, khususnya salt hydrate .

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari  data  analisis  pengujian  karakteristik  dan  sifat termofisika  larutan  PCM  CaCl 2 -H 2 O  dan  dengan  tambahan zat  aditif  berupa  SrCl 2 sebagai nucleating  agent dan  CMC sebagai  zat  pengental,  dengan  metode supercooling  test , DSC test ,  dan  FTIR test ,  didapatkan  kesimpulan  sebagai berikut:  (1)  Secara  keseluruhan,  keenam  sampel  yang  telah diuji  mengalami  fenomena supercooling .  Dua  di  antaranya merupakan sampel terbaik karena memiliki titik beku antara -20°C  hingga  -25°C,  yang  sesuai  dengan  temperatur  kerja reefer  container serta  memiliki  derajat supercooling yang rendah.  Berikut  adalah  kedua  sampel  tersebut:  (a)  Sampel PCM S1-C20S0 (20% w.t. CaCl 2 - H 2 O) merupakan sampel PCM  tanpa  zat  aditif  memiliki  titik  beku  -21.33°C,  derajat supercooling rendah  sebesar  0.45°C.  Selain  itu,  PCM memiliki  kalor laten sebesar  6.64 J/g.  (b)  Sampel PCM  S6- C20S2C05  (20%  w.t. CaCl 2 - H 2 O +  2% w.t. SrCl 2 + 0.5% w.t.  CMC)  merupakan  sampel  PCM  dengan  tambahan  zat aditif.  Sampel  ini  memiliki  titik  beku  -24.49°C,  derajat supercooling sebesar  0.05°C  yang  lebih  rendah  dibanding PCM  S1-C20S0.  Selain  itu,  PCM  memiliki  kalor  laten sebesar  3.11  J/g  yang  lebih  rendah  dibanding  PCM  S1- C20S0.  (c)  Kedua  sampel  larutan  ini  menunjukkan  adanya gugus  OH  dan  C=O.  Hal  tersebut  menandakan  bahwa larutan  tergolong  sebagai  larutan  hidrat,  khususnya salt hydrate .  Secara  keseluruhan,  karena  konduktivitas  termal yang moderat, kalor  latennya yang tinggi, dan rentang suhu leleh  yang  luas,  larutan salt  hydrate dapat  menjadi  pilihan yang  efektif  untuk Thermal  Energy  Storage (TES).  (2) Pengaruh  penambahan  zat  aditif  berupa  Stronsium  Klorida Heksahidrat  (SrCl 2 ·6H 2 O)  sebagai nucleating  agent dan Carboxymethyl  Cellulose  (CMC)  sebagai  zat  pengental adalah  sebagai  berikut:  (a)  Berdasarkan  komposisi  berat massa  20%  Kalsium  Klorida  (CaCl 2 ),  pada  sampel  larutan PCM S2, S5, S6, dan S1. Dimana PCM S1 merupakan PCM tanpa  tambahan  zat  aditif.  PCM  S1  tersebut  awalnya memiliki derajat supercooling sebesar 0.45°C. Apabila PCM S1 di tambahkan 2% SrCl 2 + 1% CMC seperti pada sampel S2,  derajat supercooling mengalami  penurunan  69% menjadi  0.14°C.  Apabila  PCM  S1  ditambahkan  2%  SrCl 2 tanpa  CMC  seperti  pada  sampel  S5,  derajat supercooling mengalami  penurunan  41%  menjadi  0.27°C.  Apabila  PCM S1 ditambahkan 2% SrCl 2 + 0.5% CMC seperti pada sampel
S6,  derajat supercooling mengalami  penurunan  89% menjadi  0.05°C.  (b)  Berdasarkan  komposisi  berat  massa 22% Kalsium Klorida (CaCl 2 ), pada sampel larutan PCM S4 dan S3. Dimana PCM S3 merupakan PCM tanpa tambahan zat  aditif.  PCM  S3  tersebut  awalnya  memiliki  derajat supercooling sebesar  0.56°C.  Apabila  PCM  S3  di tambahkan  2%  SrCl 2 +  1%  CMC  seperti  pada  sampel  S4, derajat supercooling mengalami  penurunan  85%  menjadi 0.09°C. (c) Apabila dilihat dari percobaan DSC, untuk nilai kalor  laten  dari  sampel  S1-C20S0  (tanpa  zat  aditif) dibandingkan  dengan  sampel  S6-C20S2C05  (dengan penambahan zat  aditif). Kalor laten sampel S1-C20S0  lebih besar  dibandingkan  dengan  sampel  S6-C20S2C05,  nilai kalor  laten  sampel  S1-C20S0  adalah  6.64  J/g,  sedangkan nilai kalor laten sampel S6-C20S2C05 adalah 3.11 J/g.
Sesuai  standar,  PCM  yang  baik  adalah  PCM  yang memiliki nilai derajat supercooling rendah namun nilai kalor latennya  besar.  Berdasarkan  hasil  penelitian  tersebut  maka dapat  dilihat  bahwa  penambahan  zat  aditif  ini  dapat mengurangi ataupun meningkatkan kualitas PCM.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M. A. Budiyanto and T. Shinoda, “Stack effect on power consumption of refrigerated containers in storage yards,” Int. J. Technol. , vol. 8, no. 7, p. 1182, Dec. 2017, doi: 10.14716/ijtech.v8i7.771.
[2]  Y.  S.  Indartono,  A.  Suwono,  and  L.  Laila,  “Penggunaan  Bahan Berubah  Fasa  pada  Dinding  Bangunan  dalam  Sistem  Pengondisian Udara  Pasif,” Pusat  Penelitian  Energi  Baru  dan  Terbarukan  ITB , 2017.
[3]  T.  Zou et  al. ,  “Preparation  and  performance  of  modified  calcium chloride  hexahydrate  composite  phase  change  material  for  air- conditioning cold storage,” Int. J. Refrig. , vol. 95, pp. 175–181, 2018, doi: 10.1016/j.ijrefrig.2018.08.001.
[4]  I.  Dincer  and  M.  A.  Rosen, Thermal  Energy  Storage  Systems  And Applications , 2nd ed. Ontario: Wiley, 2011.
[5]  A.  P.  Tipler  and  G.  Mosca, Physics  for  Scientist  and  Engineers Extended Version , 5th ed. California: W. H. Freeman, 1997.
[6]  H.  Nazir et  al. ,  “Recent  developments  in  phase  change  materials  for energy storage applications: A review,” Int. J. Heat Mass Transf. , vol. 129, pp. 491–523, 2019, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.09.126.
[7]  X.  Zhang,  Q.  Shi,  L.  Luo,  Y.  Fan,  Q.  Wang,  and  G.  Jia,  “Research progress  on  the  phase  change  materials  for  cold  thermal  energy storage,” Energies ,  vol.  14,  no.  24,  p.  8233,  Dec.  2021,  doi: 10.3390/en14248233.
[8]  Z.  Oktari,  “Pembuatan,  Pengujian  Penukar  Panas  Pipa  Ganda,  dan Prediksi  Karakteristik  Perpindahan  Panas  Larutan  Kalsium  Klorida Sebagai  Media  Pendingin  Sekunder,”  Departemen  Teknik  Mesin, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2015.
[9]  Y.  Guo,  D.  Gao,  X.  Yu,  C.  Ma,  S.  Chen,  and  T.  Deng,  “Thermal energy storage using calcium chloride hexahydrate,” Therm. Sci. , vol. 22, no. 6, pp. 3035–3041, 2017, doi: 10.2298/TSCI170119135G.
[10]  A. Safari, R. Saidur, F. A. Sulaiman, Y. Xu, and J. Dong, “A review on supercooling of phase change materials in thermal energy  storage systems,” Renew.  Sustain.  Energy  Rev. ,  vol.  70,  no.  July,  pp.  905– 919, 2017, doi: 10.1016/j.rser.2016.11.272.