Tim Mahasiswa ITS Kembangkan Metode Water Splitting Berbasis Hidrogen Untuk Energi Baru Terbarukan

Surabaya, SJP - Hidrogen merupakan bahan bakar bebas emisi karbon dengan energi mencapai 2,5 hingga 3 kali lebih besar daripada gasolin, membuatnya menjadi senyawa yang berpotensi untuk dijadikan sumber energi baru terbarukan (EBT) yang berguna untuk mengurangi pemanasan global.

Penjelasan tersebut disampaikan oleh Nabilah Dita Anaqah selaku ketua tim mahasiswa Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) yang melakukan penelitian mengenai efektivitas material fotokatalis untuk peningkatan produksi gas hidrogen melalui metode yang dinamakan water splitting.

“Karena kemampuan pembakaran yang luas, potensi dari senyawa ini (hidrogen) dapat diterapkan di pembangkit listrik, hydrogen fuel cell, kendaraan hidrogen, hingga pembakaran,” jelasnya. 

Nabila bersama timnya memiliki tekad untuk memberikan kontribusi bagi bangsa dengan berupaya untuk menguji efektivitas material fotokatalis dengan metode water splitting untuk produksi gas hidrogen. 

“Serupa dengan prinsip kerja metode elektrolisis yang menggunakan energi dari baterai, namun pada reaksi water splitting menggunakan energi foton matahari untuk menghasilkan energi,” terang mahasiswa Departemen Kimia ITS itu.

Dirinya juga membeberkan bahwa metode ini memanfaatkan energi matahari untuk memecah molekul air menjadi hidrogen dan oksigen, yang mana material semikonduktor berperan untuk menangkap energi cahaya, merangsang pemecahan air, dan memfasilitasi reaksi kimia yang terjadi.

“Pengembangan yang dilakukan bertujuan untuk menghadirkan efisiensi operasional yang tinggi dan memiliki karakteristik material yang sesuai,” jelasnya.

Nabila mempelajari bahwa material hematit (alpha-Fe2O3) memiliki band gap yang lebih kecil dibanding material Titanium Oksida (TiO2) yang kerap digunakan dalam aplikasi fotokatalitik, dengan kata lain menunjukkan bahwa hematit lebih baik dalam menghasilkan pergerakan elektron saat terpapar cahaya.

“Namun, diperlukan modifikasi lanjutan guna menjamin kinerja dari material ini,” imbuh gadis asal Surabaya ini.

Mahasiswi angkatan 2020 itu bersama dengan timnya mengerjakan penelitian ini selama 5 bulan, strategi modifikasi senyawa material hematit dilakukan dengan menambahkan doping material lain seperti Cerium Oksida (CeO2), nitrogen, dan karbon.

“Penambahan ini bertujuan untuk menyempurnakan kekurangan dari tiap penambahan senyawa untuk memastikan kinerja dari sistem hingga mencegah timbulnya senyawa keluaran yang tidak diinginkan,” ungkapnya.

Ia menambahkan bahwa penggunaan semikonduktor tunggal hematit tidak mampu mengurangi laju karbon hingga menyentuh nilai yang ingin dicapai, maka perlu 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,” tambah ketua tim itu.

Sedangkan 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,” jelasnya.

Tim yang didampingi oleh dosen Dr Yuly Kusumawati MSi ini juga telah menjamin keabsahan penelitian ini dengan melakukan berbagai pengecekan karakterisasi material serta uji aktivitas fotokatalitik untuk mengetahui pengaruh dari perubahan jumlah komposisi doping Nitrogen dan Karbon.

“Lewat hal ini, efektivitas dari perubahan salah satu jumlah doping terhadap jumlah produksi hidrogen dapat tervisualisasikan,” tutur Nabila.

Nabila berharap penelitian yang dilakukannya dapat membawa angin segar bagi pengembangan EBT di Indonesia, bahkan ia dan tim memiliki keinginan untuk bekerja sama dengan Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) dalam mengembangkan metode water splitting ini.

"Semoga penelitian ini dapat digandeng oleh BRIN sehingga bisa menghasilkan energi bersih bagi masyarakat,” tutupnya penuh harap.

Anggota tim penelitian ini terdiri dari Reca Ardiyanti Rahman, Mintang Mulyanto, Lioz Alexander, dan Andi Fitri Ayu Lestari yang berasal dari Departemen Kimia ITS angkatan 2020 dan 2021.

Berkat kerja keras dan jerih payah mereka, penelitian ini juga telah berhasil meraih medali perunggu dalam ajang Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (Pimnas) kategori Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) Riset Eksakta (RE) 2023. (*)

editor: trisukma