KARBON AKTIF BERPORI DARI KULIT JERUK (Citrus sinensis (L.) Osbeck) MELALUI METODA DEHIDRASI UNTUK  KAPASITOR ELEKTROKIMIA

## POROUS ACTIVATED CARBON FROM ORANGE PEELS (Citrus sinensis (L.) Osbeck) BY DEHYDRATION METHOD FOR ELECTROCHEMICAL CAPACITOR
Olly Norita Tetra*, Hermansyah Aziz, Bustanul Arifin, Deswati
Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas Kampus Limau Manis Padang 25163
*e-mail korespondensi: olly512@gmail.com

## Abstrak
Limbah kulit jeruk (Citrus sinensis (L.) Osbeck) adalah precusor karbon aktif yang ramah lingkungan dan  ekonomis  untuk  bahan  elektroda  kapasitor  elektrokimia.  Pada  penelitian  ini  kulit  jeruk  telah dimanfaatkan  sebagai  precusor  karbon  aktif  berpori  melalui  metoda  dehidrasi  dengan  H 2 SO 4 dan penambahan aktivator KOH pada suhu karbonisasi 400°C.  Karbon aktif yang dihasilkan terdiri dari karbon (71,42%) dan oksigen (28,58%),  dengan  volume pori  adalah   0,04281 cm³/g, diameter pori 2,57  nm    dan  luas  permukaan  140  m 2 /g  dengan  struktur  dominan  mesopori  dan  sedikit  mikropori. Kinerja kapasitor elektrokimia dengan menggunakan karbon aktif dari kulit jeruk mencapai 10,75 mF dengan  jumlah  elektron  647,365  x  10 15 elektron  pada  kondisi  luas  permukaan  elektroda  3x3  cm 2 , ketebalan  elektroda  0,15  cm  dan  elektrolit  H 3 PO 4 0,3  N.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa sintesis karbon aktif kulit jeruk melalui dehidrasi asam memberikan keuntungan dalam segi efisiensi biaya, waktu  dan proses preparasi  untuk menghasilkan karbon aktif  berpori dengan luas permukaan yang tinggi sebagai kapasitor elektrokimia berkinerja tinggi.
Kata kunci: karbon aktif, kulit jeruk, dehidrasi, kapasitor elektrokimia, aktivasi

## Abstract
Orange  peel  waste  ( Citrus  sinensis  (L.)  Osbeck )  was  an  environmentally  friendly  and  economical activated carbon precursor used as an electrode material for electrochemical capacitors.  In this study, orange peel has been used as a porous activated carbon precursor through the dehydration method with H2SO4 and KOH as activator at a carbonization temperature of 400°C. The resulting activated carbon consists  of  carbon  (71.42%)  and  oxygen  (28.58%),  with  a  pore  volume  of  0.04281  cm³/g,  a  pore diameter of 2.57 nm  and a surface area of  140 m 2 /g with  a dominant  mesoporous structure and  few micropores. Electrochemical performances using activated carbon from orange peels reached 10.75 mF with an electron number of 647.365 x 10 15 electrons under conditions of 3x3 cm 2 electrode surface area, 0.15  cm  electrode  thickness  and  0.3  N  H 3 PO 4 electrolyte.  The  results  of  this  study  indicate  that  the synthesis of carbon active orange peel through acid dehydration provides advantages in terms of cost efficiency, time and preparation process to produce porous activated carbon with a high surface area as a high replacement electrochemical heating.
Keywords: activated carbon, orange peel, dehydration, electrochemical capacitor and activation

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  penyimpanan  energi  yang ramah lingkungan, berkelanjutan dan penyimpanan yang besar menjadi perhatian pada saat ini. Kapasitor elektrokimia atau superkapasitor  adalah  perangkat  penyimpan energi  yang  menjanjikan  karena  kemampuan penyimpanan  energi  yang  tinggi,  siklus  charge
dan discharge yang cepat, masa pakai yang lama dan  stabilitas  yang  tinggi  serta    ramah lingkungan.    Mekanisme  penyimpanan  energi superkapasitor  ada  dua  kategori  yaitu  kapasitor elektrokimia  lapis  rangkap  listrik  ((EDLC/ Electric Double Layer Capacitors) dimana terjadi proses  adsorpsi  ion  (non-farad)  pada  antarmuka elektroda/elektrolit  dan  yang  kedua  adalah
pseudokapasitor  yaitu  penyimpanan  muatan karena adanya reaksi oksidasi-reduksi reversibel yang  cepat.  Efisiensi  kapasitor  elektrokimia (EDLC) tergantung kepada bahan elektroda yang digunakan.  Bahan  baku  elektroda  yang  sering digunakan  adalah  karbon  aktif  karena  murah, mudah  didapatkan,  luas  permukaan  yang  besar dan kestabilan suhu yang tinggi. Precursor yang sering digunakan untuk karbon aktif berasal dari bahan  bakar  fosil  seperti  batubara  dan  polimer yang  harganya  mahal  dan  tidak  ramah lingkungan. Oleh karena itu perlu precursor yang mudah  didapatkan,  murah  dan  proses  preparasi yang tidak sulit.
Bahan  biomassa  telah  banyak  digunakan sebagai  sumber  karbon  yang  ideal  untuk  bahan elektroda  dalam  superkapasitor,  tidak  hanya karena sifat terbarukan dan melimpah, tetapi juga karena  strukturnya  yang  berpori  dan  kaya  akan kandungan  heteroatom.  (Wang  et  al.,  2019) Berbagai  penelitian  bahan  elektroda  kapasitor elektrokimia  yang  menggunakan  karbon  aktif dari  biomassa  telah  banyak  dilaporkan  seperti batang  jagung  (Zhu  et  al.,  2023),  kulit  mangga (Khajonrit  et  al.,  2022),  kulit  kentang(Zhang  et al.,  2021),  kulit  kacang(Farma  et  al.,  2023), sekam  padi,(Charoensook  et  al.,  2021),  dan cangkang  kelapa  sawit  (Aziz  et  al.,  2017). Pembuatan karbon aktif pada umumnya menggunakan  dua  tahap  yaitu tahap  karbonisasi dengan perlakuan pirolisis atau hidrotermal untuk mengubah biomassa menjadi struktur karbon dan tahap  aktivasi  menggunakan  bahan  kimia  atau pemanasan  (fisika)  untuk  membentuk  pori-pori dalam jaringan karbon. Seluruh proses berlangsung  lama  terutama  dalam  proses karbonisasi  bahan  baku.  Oleh  karena  itu,  perlu metoda yang hemat biaya dan waktu, serta  lebih ekonomis  dalam  sintesis  karbon  aktif  ini. Pembuatan  karbon  aktif  melalui  dehidrasi  asam adalah  pendekatan  alternatif  yang  efisien  dari segi biaya, proses dan waktu preparasi. Dehidrasi sukrosa adalah reaksi eksotermik dimana  sukrosa mengalami  dehidrasi  dan  panas  yang  dihasilkan mengubah  air  menjadi  uap  yang  kemudian memperluas  karbon  menjadi  struktu  berpori. (Ukkakimapan et al., 2020)
Luas  permukaan  spesifik  yang  besar  dan struktur  berpori  dari  elektroda  yang  berbasis karbon  akan  mendukung  untuk  proses  adsorpsi dan difusi ion elektrolit dalam proses penyimpanan energi pada kapasitor elektrokimia. Biasanya, proses aktivasi kimia  yang digunakan untuk menghasilkan karbon berpori seperti KOH, NaOH  dan  ZnCl 2 .(Li  et  al.,  2020)  Aktivator
garam  seperti  CaCl 2 ,  FeCl 3 ,  Na 2 CO 3 dan NaHCO 3 , yang kurang beracun dan korosif, juga telah dikembangkan saat ini.(Ahmad et al., 2023) Karbon aktif dari kulit jeruk keprok ( Citrus reticulata )  telah  diteliti  sebagai  adsorben  dalam limbah  zat  warna, (Erprihana  &  Hartanto, 2014) Namun  penelitian  menggunakan  kulit jeruk  manis  sampai  saat  ini  belum  ada dimanfaatkan  sebagai  karbon  aktif  untuk elektroda  kapasitor  elektrokimia.  Kulit  jeruk ( Citrus sinensis (L.) Osbeck ) merupakan limbah yang  belum  termanfaatkan  sampai  saat  ini, kandungan  utama  dari  kulit  jeruk  ini  adalah sellulosa, hemisellulosa dan lignin, dimana rantai penyusunnya  adalah  glukosa.  Oleh  karena  itu perlu memanfaatkan kulit jeruk sebagai biomasa bahan  dasar  karbon  aktif  dengan  metoda dehidrasi  dan  aktivasi  yang  digunakan  sebagai elektroda  kapasitor  elektrokimia.  Tujuan  dari penelitian  ini  adalah  mempelajari  kinerja elektroda kapasitor elektrokimia  berbahan dasar dari  limbah  kulit  jeruk    yang  disintesis  melalui metoda dehidrasi dan aktivasi. Kinerja elektroda dipelajari  berdasarkan  hasil  pengukuran  sifat listriknya sedangkan hasil sintesis karbon aktif di karakterisasi  melalui  sifat  morfologi  permukaan pori, stuktur pori, lebar pori dan luas permukaan serta  gugus  fungsi  yang  ada  di  atas  permukaan karbon aktif.

## METODE PENELITIAN Bahan dan alat
Bahan : Kulit jeruk (Citrus sinensis (L.) Osbeck), Kalium hidroksida (KOH), asam sulfat (H 2 SO 4 ), asam  klorida  (HCl),  asam  pospat  (H 3 PO 4 , polivinil alokohol (PVA),  alumunium voil, dan akuades.
Alat  :  hot  plate,  Furnace(Thermolyne),  oven (Nabertherm),  LCR-Meter  (Sanwa  LCR700), Multimeter  (Sanwa  CD800a),  ayakan  45  µm, stirer (IKA’C-MAGHS4), plat tembaga,
mikrometer
sekrup digital (Krisbow 06000780678).

## Metode Penelitian

## Preparasi karbon aktif
Kulit  jeruk  dicuci  dengan  akuadest  dan dikeringkan,  kemudian  dihaluskan  dan  diayak dengan ukuran 45 µm. Proses dehidrasi dilakukan dengan  mencampur  50  g  bubuk  kulit  jeruk dengan 100 mL larutan H 2 SO 4 0,5 M pada suhu 80°C  selama  20  menit.(Ukkakimapan  et  al., 2020)  Hidrocar  yang  dihasilkan      di  impregnasi 24  jam  dengan  KOH  2  N  pada  perbandingan masa  dengan  aktivator  1  :  2,5.  Setelah  itu
dilakukan proses karbonisasi dengan suhu 450°C selama  2  jam.  Karbon  aktif  yang  dihasilkan  di cuci dengan HCl dan akuades sampai tercapai pH netral selanjutnya dikeringkan pada suhu 105°C sampai  diperoleh  berat  konstan.  Karbon  aktif hasil  dehidrasi  dan  aktivasi  ini  siap  untuk dikarakterisasi.
Karakterisasi Karbon Aktif Kulit Jeruk Karbon aktif dari limbah kulit jeruk dikarakterisasi  dengan  menggunakan  Scanning Elektron Microscopy – Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), dan Surface Area Analyzer (SAA) melalui metoda BET ( Brunauer–Emmett–
Teller)  untuk  luas  permukaan  sedangkan distribusi  ukuran  pori  dan  volume  pori melalui metoda
DFT (Density Functional Theory)

## Pembuatan separator
Sebanyak 1 gram PVA dilarutkan dengan 20 mL larutan  H 3 PO 4 dengan  konsentrasi  0,3  N. Campuran  tersebut  didiamkan  selama  30  menit, dan dipanaskan pada suhu 80˚C di atas hot plate sampai  homogen.  Setelah  homogen,  campuran dituangkan  kedalam  petridish  dan  dibiarkan kering  secara  alami.(Tetra,  Aziz,  Syukri,  et  al., 2018)

## Penentuan sifat elektrokimia dan listrik kapasitor elektrokimia
Rangkaian kapasitor elektrokimia disusun seperti pada  Gambar  1.  Masing-masing  plat  elektroda karbon (3 x 3 cm 2 ) disusun seperti sandwich yang dipisahkan  oleh  separator  PVA  (Polivinil Alkohol)  di  bagian  tengahnya.  Plat  tembaga sebagai current  colector dilapisi  karbon  aktif kulit  jeruk  yang  dibuat  simetris  utk  kedua elektroda. Rangkaian tersebut disuntikkan 1 mL elektrolit  H 3 PO 4 0,3  N  dan  diukur  dengan  LCR meter  sifat  elektrokimia  dan  listriknya  dengan perlakuan variasi sebagai berikut :
1. Ketebalan plat elektroda (0,7 ; 1,3 ; 1,5 ; 1,8 ; 2,2 mm)
2. Variasi  Frekuensi  (  100,  120,  1000,
10.000 Hz) 3. Konsentrasi elektrolit H 3 PO 4
(0,2 – 0,5 N)
4. Waktu pengisian ( 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 menit)

## Gambar 1. Rangkaian kapasitor elektrokimia

## HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi karbon aktif kulit jeruk
Pengaruh dehidrasi, aktivasi dan karbonisasi  pada  karbon  aktif  kulit  jeruk,  dapat dipelajari pada hasil scanning electron microscopy  perbesaran  20.000  kali  (SEM, HITACHI FLEXSEM 100)  (Gambar 2).
Gambar 2. Foto SEM karbon aktif dari kulit jeruk
Pada  Gambar  2,  memperlihatkan  struktur  pori kasar  dan  tidak  beraturan,  dengan  ukuran  rata- rata dari stuktur pori adalah  2,57 nm
Pembentukan  struktur  mikro  pada  karbon berasal  dari  aktivasi  kimia  oleh  kalium  oksida atau  karbonat  dan  aktivasi  fisik  oleh  CO 2 yang dilepaskan  pada  suhu  tinggi  seperti  pada  reaksi kimia yang terjadi selama proses aktivasi adalah
K 2 CO 3  K 2 O + CO 2 (1) K 2 CO 3 + 2C  K 2 O + 2CO (2)
CaCO 3  CaO + CO 2 (3)
Pengaruh  etsa  dari  KOH  secara  signifikan meningkatkan efek pembesaran pori dari karbon aktif, dan meningkatkan volume pori total, tetapi tidak  merusak  kerangka  karbon  berpori.  (Jia  et al.,  2023) Selama  proses  aktivasi,  KOH memainkan  peran  ganda  yaitu  membantu  dalam menghasilkan jaringan berpori dan juga bertindak sebagai  agen  pengelupasan.  KOH  menembus sampai  pada  antara  lapisan  struktur  dan memisahkan  lapisan  struktur  selama  aktivasi dalam pembentukan pori.
Rongga  pori  yang  terbentuk  dari  proses dehidrasi  dan  aktivasi  ini  dapat  meningkatkan
mekanisme penyimpanan muatan dengan memudahkan  penetrasi  ion  dari  elektrolit  ke berbagai situs aktif dalam karbon aktif sehingga meningkatkan  sifat  elektrokimia    dari  material tersebut.  (Oyedotun  et  al.,  2019)Karbon  berpori memiliki  peranan  penting  dalam  pengembangan kapasitor  elektrokimia,  yang  dapat  memberikan permukaan  yang  luas  untuk  proses  adsorpsi elektrolit  dalam  proses    penyimpanan  muatan pada antarmuka elektroda.(Majid et al., 2021)
Komposisi  unsur  yang  terdapat  dalam karbon aktif dipelajari dengan Energy Dispersive X-Ray (EDX) dan diperoleh bahwa karbon aktif dari  kulit  jeruk  dengan  komposisi  unsur  C (71,42%)  dan  unsur  O  (28,58%).  Hasil  ini memperlihatkan  bahwa  dehidrasi  kulit  jeruk dengan asam sulfat memberikan proses penguraian  rantai  glukosa  menjadi  lebih  cepat dibandingkan dengan proses prekarbonisasi yang biasa  dilakukan  pada  pembuatan  karbon  aktif. Proses  dehidrasi  yang  sama  juga  pernah dilakukan  untuk  memperoleh  karbon  aktif  dari kulit durian dan dihasilkan  komposisi unsur yang sama yaitu terdiri dari C dan O. (Ukkakimapan et al.,  2020)  Dehidrasi  pada    molekul  karbohidrat (selulosa  dan  hemiselulolosa)  mirip  dengan dehidrasi pada sukrosa.(Oyedotun et al., 2019)
Struktur pori, luas permukaan dan volume pori  dapat  dipelajari  melalui  data  hasil  isoterem adsorpsi-desorpsi BET (Brunauer–Emmett– Teller),  sampel  ditentukan  dengan  adsorpsi nitrogen  pada  77  K.  Isoterm  adsorpsi/desorpsi untuk karbon aktif kulit jeruk di ilustrasikan pada Gambar 3. Volume nitrogen yang diserap per unit massa  sampel  direpresentasikan  sebagai  fungsi dari  tekanan  relatif  (p/p o ),  di  mana  p  adalah tekanan  kesetimbangan  dan  p o adalah  tekanan saturasi adsorbat. Adsorpsi isoterm nitrogen dari karbon  aktif  memperlihatkan  isoterem  type    II yang  menegaskan  adanya  mesopori  dan  sedikit mikropori, selain itu menurut  klasifikasi IUPAC adanya  loop  histeresis  desorpsi  Tipe  H4  yang diamati  pada  Gambar  3,  berhubungan  dengan pori-pori  karbon  dengan  stuktur  mesopori. (Gambar  3)  Luas  permukaan  karbon  aktif  dari kulit jeruk adalah 140  m²/g,  volume pori adalah 0,04281 cm³/g dan diameter pori   2,57 nm.
Gambar 3. Kurva isoterem adsorpsi-desoprsi N 2 dari karbon aktif kulit jeruk
Gambar 4. Kurva distribusi ukuran pori karbon aktif kulit jeruk
Gambar 4,  menunjukkan distribusi ukuran pori dari karbon aktif kulit jeruk  yang diperoleh melalui metode DFT. Distribusi pori karbon aktif berada di kisaran 0,8–3,0 nm, 1,59 – 6,84 nm. Ini menunjukkan  rentang  distribusi  ukuran  pori berada  di  kisaran  mikropori  dan  mesopori (mikropori  <  2nm,  mesopori  2  –  50  nm) sedangkan  karbon  aktif  menunjukkan  puncak yang tajam sekitar 2 nm, dengan ukuran pori rata- rata  karbon  aktif  yang  relatif  tinggi.  Mikropori membantu  dalam  proses  adsorpsi-desorpsi  ion elektrolit  yang  menyimpan  energi  dengan menyediakan  situs  aktif,  sementara  mesopori membantu  ion  elektrolit  untuk  mencapai mikropori  dengan  menyediakan  jalur  jalan perpindahan elektrolit yang lebih luas.
Hasil  ini  menunjukkan  bahwa  porositas sampel  bergantung  kepada  metoda  sintesis karbon  aktif  yang  digunakan.  Metoda  dehidrasi dapat  menghasilkan  karbon  aktif  dengan  luas permukaan besar yang sebanding dengan metoda karbonisasi    konvensional.(Ukkakimapan  et  al., 2020) Untuk mengidentifikasi gugus-gugus fungsi  yang  terdapat  pada  permukaan  karbon aktif  kulit  jeruk  dilakukan  pengukuran  dengan
0 10 20 30 40 50 60 70 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 V ol u m e t er ad sop si ( cm 3/ g) Tekanan relatif p/po 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 V ol u m e P or i In k re m en tal (c m ³/g ) Lebar pori (nm)
FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) seperti pada Gambar 5.

## Gambar 5. Spektrum FTIR dari karbon aktif kulit jeruk
Karbon  aktif  tidak  pernah  bebas  dari oksigen  kecuali  pemanasan  dilakukan  dalam keadaan  ekstrim  hingga  sekitar  950  °C  dalam ruang  hampa  dan  didinginkan  serta  disimpan dalam  ruang  hampa. (Marsh  &  Rodríguez-

## Reinoso, 2006)
Hasil  spektrum  FTIR  karbon  aktif  kulit jeruk  diperoleh  serapan  pada  angka  gelombang 3357,54  cm -1 yang  menunjukan  adanya  pita serapan  O-H  stretching  dari  gugus  hidrofilik, diketahui  bahwa  gugus  –OH  memudahkan transportasi  ion  elektrolit  membentuk  lapisan rangkap  listrik  sehingga  dapat  meningkatkan penyimpanan  energi.  (Jia  et  al.,  2023)    Pada angka  gelombang  2915  cm -1 ,  1582,18  cm -1 , 1196,10  cm -1 menunjukan  adanya  pita  C-H stretching, pita C=C streching senyawa aromatis, dan pita C-O ester. Puncak ini jelas menunjukkan bahan baku  karbon aktif adalah dari alam. Pada umumnya gugus fungsi pada permukaan  karbon aktif  akan  mempengaruhi  proses  pembentukan lapisan rangkap listrik pada permukaan elektroda.  Unsur  Nitrogen,  oksigen  dan  sulfur memberikan  kontribusi  adanya  pseudokapasitif pada  kapasitor  elektrokimia  akibat  timbulnya reaksi  redoks  atau  terhidrasinya  molekul elektrolit pada permukaan elektroda.(Wang et al., 2019)

## Sifat elektrokimia karbon aktif kulit jeruk Pengaruh ketebalan elektroda
Ketebalan  elektroda  mempengaruhi  kecepatan elektrolit  untuk  membentuk  lapisan  rangkap listrik  di  permukaan  elektroda,  oleh  karena  itu dilakukan  variasi  ketebalan  elektroda  terhadap kemampuannya  dalam  menyimpan  muatan. Semakin  tebal  elektroda  maka  semakin  banyak karbon  yang  digunakan  untuk  menyimpan
muatan sehingga nilai kapasitansi semakin besar sampai  pada  ketebalan  elektroda  1,5  mm  tetapi setelah  1,5  mm  nilai  kapasitansi  semakin menurun.  Hal  ini  dikarenakan  lintasan  muatan untuk  mengisi  pori  karbon  aktif  semakin  jauh sehingga  muatan  menumpuk  di  permukaan elektroda  mengakibatkan  rapat  arus  menjadi lebih  kecil  dan  nilai  konduktifitas  menjadi menurun. (Gambar 6)

## Gambar 6. Pengaruh ketebalan elektroda terhadap kapasitansi dan konduktifitas

## Pengaruh variasi frekuensi
Pada  Tabel  1,  semakin  besar  frekuensi  maka semakin  kecil  nilai  kapasitansi  dari  rangkaian elektroda kapasitor elektrokimia.
Hasil ini menunjukkan bahwa kapasitor elektrokimia  berbahan  dasar  karbon  aktif  dari kulit  jeruk  ideal  bekerja  pada  frekuensi  rendah. Diketahui bahwa kapasitansi berbanding terbalik dengan  frekuensi  karena  pada  frekuensi  yang tinggi akan mempengaruhi konduktifitas, mobilitas dari kation dan anion dari elektrolit dan juga  ukuran  ion  yang  terhidrasi  pada  saat pengisian muatan di permukaan elektroda.
Tabel 1. Pengaruh frekuensi terhadap nilai kapasitansi dan konduktasi rangkaian kapasitor elektrokimia
Frekuensi (Hz) Kapasitansi (mF) Konduktansi 10 -2 × Ω -1 cm -1 100 10,75 16,294 120 6,84 19,444 1000 0,1 19,511 10.000 0,07 19,259
Hal ini sesuai dengan hubungan perumusan dari persamaan 1 berikut : 𝐶 = 1
log(𝑍)2𝜋𝑓
(1) 0 2 4 6 8 10 12 0 4 8 12 16 20 0.7 1.3 1.5 1.8 2.2 Kon d u k tan si (10 -2 × Ω -1 cm -1 ) Kap asi tan si ( m F ) Ketebalan elektroda (mm) Konduktifitas Kapasitansi
Dimana C adalah kapasitansi, Z adalah impedansi dan f adalah frekuensi. (Syarif, 2014)

## Pengaruh konsentrasi elektrolit
Elektrolit  berpengaruh  terhadap  pergerakan  ion melalui  separator  dan  permukaan  elektroda. Sampai  batas tertentu,  ada  distribusi ion  lapisan diffusi  pada  elektroda  yang  mempengaruhi terhadap kinerja elektroda.(Tetra, Aziz, Emriadi, et  al.,  2018)  Asam  pospat  digunakan  sebagai elektrolit  pada  kapasitor  elektrokimia  dengan kapasitansi  maksimum  dicapai  pada  konsentrasi H 3 PO 4 0,3N seperti pada Gambar 7.

## Gambar 7. Pengaruh variasi konsentrasi elektrolit asam pospat terhadap kapasitansi dan konduktifitas kapasitor elektrokimia
Pada  konsentrasi  besar  dari  0,3  N  maka kapasitansi  dan  konduktifitas  menurun,  hal  ini dikarenakan  semakin  besar  konsentrasi  asam pospat  maka  rapat  arus  untuk  pembentukan lapisan  rangkap  listrik  di  permukaan  elektroda semakin  besar  sehingga  mobilitas  ion-ion elektrolit menjadi menurun dan terjadi penumpukan  ion  di  permukaan  elektroda  yang mengakibatkan
kemampuan elektroda menyimpan muatan menjadi berkurang, selain itu keasaman  yang  tinggi  membuat  separator  PVA menjadi rusak dan terjadi tumpang tindih muatan. Faktor  penting  dalam  menentukan  kinerja kapasitor  elektrokimia  terutama  pH  dari  jenis elektrolit yang digunakan. Nilai kapasitansi akan besar apabila elektrolit bersifat sangat asam atau basa  karena  kinetika  laju  transpor  H + dan  OH - yang sangat tinggi. (Chae, 2014)
Selain  itu  kecocokan  antara  ukuran  pori karbon aktif dengan ukuran ion elektrolit sangat mempengaruhi laju pembentukan lapisan rangkap listrik di permukaan elektroda. (Zhong et al., 2015)
Pengaruh waktu pengisian (charging)
Waktu pengisian adalah waktu  yang dibutuhkan oleh  elektroda  untuk  mengisi  muatan  dari separator ke pori-pori karbon aktif.
Gambar 8. Pengaruh waktu pengisian (Charging) terhadap kapasitansi elektroda kapasitor elektrokimia
Bertambahnya waktu pengisian tidak mempengaruhi  nilai  kapasitansi  dan  relatif konstan.(Gambar 8)  Hal ini menunjukkan bahwa kinerja  elektroda  karbon  aktif  dari  kulit  jeruk relatif stabil walau dilakukan proses charge pada waktu  yang  lama.  Jumlah  ion-ion  yang  akan membentuk lapisan rangkap listrik dipermukaan elektroda adalah tetap. (Aziz et al., 2017)
Hubungan  kapasitansi,  jumlah  muatan  dan jumlah electron dari kapasitor elektrokimia Kapasitansi  adalah  kemampuan  elektroda  untuk menyimpan muatan, kinerja kapasitor elektrokimia  ditinjau  dari  nilai  kapasitansinya. Semakin  banyak  jumlah  muatan  yang  dapat disimpan  oleh  suatu  elektroda  maka  semakin besar nilai kapasitansi dari elektroda tersebut.(Alif et al., 2017)
Tabel 2. Nilai kapasitansi, jumlah muatan dan jumlah electron dari kapasitor elektrokimia
[H 3 PO 4 ] (N) Kapasitansi (mF) Jumlah Muatan (Coulomb) Jumlah Elektron (10 15 e-) 0,2 9,04 0,872 544,145 0,3 10,75 1,037 647,365 0,4 8,71 0,841 524,516 0,5 8,47 0,817 510,063
Pada  Tabel  2,  memperlihatkan  kinerja  dari kapasitor  elektrokimia  dengan  elektroda  dari karbon  aktif  kulit  jeruk,  dimana  semakin  besar konsentrasi elektrolit asam pospat maka semakin besar nilai kapasitansi dan ini dibuktikan dengan jumlah muatan dan jumlah elektron yang paling besar pada elektroda. Kapasitansi menurun pada
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 2 4 6 8 10 12 0.2 0.3 0.4 0.5 konduk ti fi ta s ( Ω -1 cm -1 ) K apa si ta nsi (mF ) Konsentrasi H 3 PO 4 (N) Kapasitansi 0 2 4 6 8 10 12 0 30 60 90 120 150 K apa si ta nsi (mF ) Waktu Pengisian (menit)
konsentrasi elektrolit yang lebih besar  dari 0,3 N seiring  dengan    menurunnya  muatan  yang tersimpan pada elektroda.

## KESIMPULAN
Karbon  aktif  dari  kulit  jeruk  telah  berhasil disintesis  dan  dikarakterisasi  melalui  metoda dehidrasi  dan  aktivasi.  Karbon  aktif    yang dihasilkan  memberikan  luas  permukaan    140 m²/g,    dengan  diameter  pori      2,57  nm  yang menunjukkan  bahwa  karbon  aktif  mempunyai struktur  mesopori  dan  sedikit  mikropori. Pengukuran  sifat  listrik  dari  elektroda  berbahan dasar  karbon  aktif  kulit  jeruk  memberikan  nilai kapasitansi maksimum pada konsentrasi elektrolit  H 3 PO 4 0,3  N  dengan  jumlah  muatan yang  tersimpan  sebesar  1,0377  dan  jumlah elektron  647,365  x  10 15 buah  pada  ketebalan elektroda  0,15  cm  dan  frekuensi  100  Hz. Gabungan  metoda  dehidrasi  dan  aktivasi memberikan  strategi  yang  menjanjikan  dalam mensintesis  karbon  aktif    dan  lebih  ekonomis karena  proses  karbonisasi  hanya  dilakukan  satu kali.

## DAFTAR RUJUKAN
Ahmad, T., Murtaza, Shah, S. S., Khan, S., Khan, A. A., Ullah, N., Oyama, M., & Aziz, M. A. (2023). Preparation and electrochemical performance of Convolvulus arvensis-derived activated carbon for symmetric supercapacitors. Materials Science and Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology , 292 .
https://doi.org/10.1016/j.mseb.2023.11643 0
Alif, A., Tetra, O. N., Aziz, H., & Defri, H.
(2017). Pengaruh Perlakuan Sokletasi dan Aktivator KOH Terhadap Kinerja Karbon Aktif Cangkang Kelapa Sawit Sebagai
Elektroda Superkapasitor. Jurnal Zarah ,
5 (2), 38–43.
Aziz, H., Tetra, O. N., Alif, A., Syukri, &
Perdana, Y. A. (2017). Performance Karbon Aktif Dari Limbah Cangkang
Kelapa Sawit Sebagai ELektroda Superkapasitor. Jurnal Zarah , 5 (2), 1–6. Chae, J. H. (2014). Supercapacitors With Neutral Aqueous Electrolytes . The University of Nottingham.
Charoensook, K., Huang, C. L., Tai, H. C.,
Lanjapalli, V. V. K., Chiang, L. M.,
Hosseini, S., Lin, Y. T., & Li, Y. Y.
(2021). Preparation of porous nitrogen- doped activated carbon derived from rice straw for high-performance supercapacitor application. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers , 120 , 246–256. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2021.02.021 Erprihana, A. A., & Hartanto, D. (2014).
Pembuatan Karbon Aktif Dari Kulit Jeruk  Keprok (Citrus reticulata) Untuk Adsorbsi Pewarna Remazol Brilliant Blue. Jurnal Bahan Alam Terbarukan , 3 (2), 25–
33.
Farma, R., Tania, Y., & Apriyani, I. (2023).
Conversion of hazelnut seed shell biomass into porous activated carbon with KOH and CO2 activation for supercapacitors.
Materials Today: Proceedings . https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.02.09 9
Jia, J., Yao, Z., Zhao, L., Xie, T., Sun, Y., Tian,
L., Huo, L., & Liu, Z. (2023).
Functionalization of supercapacitors electrodes oriented hydrochar from cornstalk: A new vision via biomass fraction. Biomass and Bioenergy , 175 .
https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2023.10
6858 Khajonrit, J., Sichumsaeng, T., Kalawa, O., Chaisit, S., Chinnakorn, A., Chanlek, N., & Maensiri, S. (2022). Mangosteen peel- derived activated carbon for supercapacitors. Progress in Natural Science: Materials International , 32 (5),
570–578.
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2022.09.004
Li, J., Wei, L., Jiang, Q., Liu, C., Zhong, L., & Wang, X. (2020). Salt-template assisted synthesis of cornstalk derived hierarchical porous carbon with excellent supercapacitance. Industrial Crops and Products , 154 .
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112 666
Majid, S., Ali, A. S. G., Cao, W. Q., Reza, R., &
Ge, Q. (2021). Biomass-derived porous carbons as supercapacitor electrodes-A review. In Xinxing Tan Cailiao/New Carbon Materials (Vol. 36, Issue 3, pp. 546–572). Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences. https://doi.org/10.1016/S1872- 5805(21)60038-0
Marsh, Harry., & Rodríguez-Reinoso, F. (2006).
Activated carbon . Elsevier.
Oyedotun, K. O., Barzegar, F., Mirghni, A. A., Khaleed, A. A., Masikhwa, T. M., & Manyala, N. (2019). Examination of High- Porosity Activated Carbon Obtained from Dehydration of White Sugar for Electrochemical Capacitor Applications. ACS Sustainable Chemistry and Engineering , 7 (1), 537–546. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b0 4080 Syarif, N. (2014). Performance of biocarbon based electrodes for electrochemical capacitor. Energy Procedia , 52 , 18–25. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.07.0 50 Tetra, O. N., Aziz, H., Emriadi, Ibrahim, S., & Alif, A. (2018). Review: Superkapasitor Berbahan Dasar Karbon Aktif dan Larutan Ionik Sebagai Elektrolit. Jurnal Zarah , 6 (1), 39–46. Tetra, O. N., Aziz, H., Syukri, Arifin, B., & Novia, A. (2018). Pengaruh Penambahan Karbon Aktif Dari Tanah Gambut Terhadap Kapasitansi Elektroda Superkapasitor Berbahan Dasar Karbon Aktif Cangkang Kelapa Sawit . Jurnal Zarah , 6 (2), 47–52. Ukkakimapan, P., Sattayarut, V., Wanchaem, T., Yordsri, V., Phonyiem, M., Ichikawa, S., Obata, M., Fujishige, M., Takeuchi, K., Wongwiriyapan, W., & Endo, M. (2020). Preparation of activated carbon via acidic dehydration of durian husk for supercapacitor applications. Diamond and Related Materials , 107 . https://doi.org/10.1016/j.diamond.2020.10 7906 Wang, B., Ji, L., Yu, Y., Wang, N., Wang, J., & Zhao, J. (2019). A simple and universal method for preparing N, S co-doped biomass derived carbon with superior performance in supercapacitors. Electrochimica Acta , 309 , 34–43. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.04. 087 Zhang, Y., Sun, W., & Yang, F. (2021). Electrochemical performance of potato- derived activated carbon: Effect of compressive stress. Journal of Energy Storage , 37 . https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102476 Zhong, C., Yida, D., Hu, W., Qiao, J., Zhang, L., & Zhang, J. (2015). A Review of
Electrolyte Materials and Composition For
Electrochemical Supercapacitors. Chemical Society Reviews , 44 , 7484–7539. Zhu, H., Liao, Q., Hu, L., Xie, L., Qu, B., & Gao, R. (2023). Effect of removal of alkali and alkaline earth metals in cornstalk on slagging/fouling and co-combustion characteristics of cornstalk/coal blends for biomass applications. Renewable Energy , 207 , 275–285.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.03.02
2