mepnews.id – Tim mahasiswa Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) meneliti efektivitas material fotokatalis untuk peningkatan produksi gas hidrogen melalui metode water splitting. Jangka panjang, ini menjadi salah satu upaya memenuhi kebutuhan sumber energi baru terbarukan (EBT) dan mengurangi pemanasan global.
Tim yang dipimpin Nabilah Dita Anaqah ini beranggotakan Reca Ardiyanti Rahman, Mintang Mulyanto, Lioz Alexander, dan Andi Fitri Ayu Lestari dari Departemen Kimia ITS angkatan 2020 dan 2021.
Nabilah menjelaskan, hidrogen bahan bakar bebas emisi karbon dengan energi mencapai 2,5 hingga 3 kali lebih besar daripada gasolin. Senyawa ini memiliki kemampuan pembakaran luas sehingga mampu diaplikasikan dalam berbagai penerapan, termasuk pembangkit listrik, hydrogen fuel cell, kendaraan hidrogen, hingga pembakaran.
Maka, tim peneliti ini berupaya menguji efektivitas material fotokatalis dengan metode water splitting untuk produksi gas hidrogen. “Prinsip kerjanya serupa dengan metode elektrolisis yang menggunakan energi baterai. Namun, reaksi water splitting menggunakan energi foton matahari untuk menghasilkan energi,” paparnya.
Energi matahari digunakan untuk memecah molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Material semikonduktor menjadi pemeran utama untuk menangkap energi cahaya, merangsang pemecahan air, dan memfasilitasi reaksi kimia. “Pengembangan yang dilakukan bertujuan menghadirkan efisiensi operasional yang tinggi dan memiliki karakteristik material yang sesuai,” jelasnya.
Menurutnya, material hematit (alpha-Fe2O3) memiliki band gap lebih kecil dibanding material Titanium Oksida (TiO2) yang kerap digunakan dalam aplikasi fotokatalitik. Hematit lebih baik dalam menghasilkan pergerakan elektron saat terpapar cahaya. “Namun, diperlukan modifikasi lanjutan guna menjamin kinerja dari material ini,” tambahnya.
Dikerjakan selama lima bulan, strategi modifikasi senyawa material hematit dilakukan dengan menambahkan doping material lain seperti Cerium Oksida (CeO2), nitrogen, dan karbon. “Penambahan ini untuk menyempurnakan kekurangan dari tiap penambahan senyawa untuk memastikan kinerja sistem hingga mencegah timbulnya senyawa keluaran yang tidak diinginkan,” beber mahasiswi angkatan 2020 ini.
Nabilah mengungkapkan, penggunaan semikonduktor tunggal hematit tidak mampu mengurangi laju karbon hingga menyentuh nilai yang ingin dicapai. Oleh karena itu, diperlukan semikonduktor lain berupa CeO2 yang memiliki stabilitas termal tinggi serta mencegah laju karbon. “Modifikasi kedua material tersebut bertujuan untuk meningkatkan konversi energi matahari dan reaksi fotokatalitik,” imbuhnya.
Penambahan material karbon mesopori terdoping nitrogen bertujuan meningkatkan kinerja reaksi reduksi oksigen guna menekan laju pembentukan oksigen dan meningkatkan produksi hidrogen. “Penambahan seluruh material doping bertujuan agar memperoleh sifat material yang diinginkan untuk meningkatkan produksi hidrogen melalui metode water splitting,” terangnya.
Tim yang didampingi dosen Dr Yuly Kusumawati MSi ini juga melakukan berbagai pengecekan karakterisasi material. Pengujian aktivitas fotokatalitik juga dilakukan untuk mengetahui pengaruh perubahan jumlah komposisi doping Nitrogen dan Karbon. Lewat hal ini, efektivitas perubahan salah satu jumlah doping terhadap jumlah produksi hidrogen dapat tervisualisasikan.
Ia berharap, penelitian yang dilakukannya dapat membawa angin segar bagi pengembangan EBT di Indonesia. Penelitian ini berhasil meraih medali perunggu dalam ajang Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (Pimnas) kategori Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) Riset Eksakta (RE) 2023.(Ricardo H. Wibisono)