Nabila Dita Anaqah (tengah) bersama rekan timnya ketika melakukan uji aktivitas fotokatalitik di Laboratorium Kimia Bahan Bakar ITS

Kampus ITS, ITS News – Kebutuhan akan sumber energi baru terbarukan (EBT) menjadi salah satu upaya untuk membantu mengurangi pemanasan global. Mendukung hal tersebut, tim mahasiswa dari Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) meneliti efektivitas material fotokatalis untuk peningkatan produksi gas hidrogen melalui metode water splitting.

Ketua tim penelitian, Nabilah Dita Anaqah menjelaskan, hidrogen adalah bahan bakar bebas emisi karbon dengan energi mencapai 2,5 hingga 3 kali lebih besar daripada gasolin. Senyawa ini memiliki kemampuan pembakaran yang luas, sehingga mampu diaplikasikan dalam berbagai penerapan. “Potensi dari senyawa ini dapat diterapkan di pembangkit listrik, hydrogen fuel cell, kendaraan hidrogen, hingga pembakaran,” jelasnya.

Bertekad untuk berkontribusi bagi bangsa, mahasiswa Departemen Kimia ITS ini 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,” paparnya.

Nabila melanjutkan, metode ini menggunakan energi matahari untuk memecah molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Material semikonduktor menjadi pemeran utama untuk menangkap energi cahaya, merangsang pemecahan air, dan memfasilitasi reaksi kimia yang ada. “Pengembangan yang dilakukan bertujuan untuk menghadirkan efisiensi operasional yang tinggi dan memiliki karakteristik material yang sesuai,” jelasnya.

Lioz Alexander, salah satu anggota tim penelitian ketika melakukan pengambilan salah satu senyawa yakni NH4OH untuk proses sintesis senyawa hematit

Menelaah berbagai jurnal, gadis asal Surabaya ini melihat bahwa material hematit (alpha-Fe2O3) memiliki band gap yang lebih kecil dibanding material Titanium Oksida (TiO2) yang kerap digunakan dalam aplikasi fotokatalitik. Hal tersebut menunjukkan bahwa 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 bertujuan untuk menyempurnakan kekurangan dari tiap penambahan senyawa untuk memastikan kinerja dari 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.

Nabila Dita Anaqah ketika memasukkan sampel untuk menjalankan proses hidrotermal guna untuk mengontrol struktur dan meningkatkan kemampuan dari sifat material

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,” terangnya.

Guna memastikan keabsahan, tim penelitian yang didampingi oleh dosen Dr Yuly Kusumawati MSi ini juga melakukan berbagai pengecekan karakterisasi material. Tak hanya itu, pengujian aktivitas fotokatalitik juga dilakukan 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.

Mahasiswi berkacamata ini berharap, penelitian yang dilakukannya dapat membawa angin segar bagi pengembangan EBT di Indonesia. Nabilah mengungkapkan keinginan timnya 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.

Inovasi yang diusung tim mahasiswa ITS ini berhasil raih medali perunggu pada ajang Pimnas kategori PKM Riset Eksakta (RE) 2023

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

Reporter: Ricardo Hokky Wibisono