Penelusuran sumber energi terbarukan membuat minat pada pemisahan air dengan foto-elektrokimia (PEC) semakin meningkat. Proses ini menggunakan cahaya matahari untuk menghasilkan bahan bakar hidrogen. Proses ini melibatkan penggunaan fotoanoda yang menyerap cahaya dan menghasilkan elektron, yang kemudian digunakan untuk memisahkan molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Salah satu tantangan utama dalam pemisahan air PEC adalah menemukan material dengan tingkat absorpsi cahaya dan transfer elektron yang efisien. Baru-baru ini, para peneliti mulai memperhatikan material berkarbon sebagai solusi potensial untuk masalah ini. Berkarbon berarti memasukkan jumlah kecil karbon ke dalam struktur material, yang dapat meningkatkan sifat optik dan listriknya.
Titanium dioksida (TiO2) yang dikarbonasi adalah salah satu material fotoanoda yang paling menjanjikan untuk pemisahan air PEC. TiO2 adalah material yang sudah dikenal karena stabilitasnya yang tinggi, biayanya yang rendah, dan tidak toksis. Namun, mobilitas elektron intrinsiknya rendah, yang membatasi kinerjanya dalam pemisahan air PEC. Berkarbon telah terbukti dapat meningkatkan mobilitas elektron TiO2, membuatnya menjadi material fotoanoda yang lebih efisien. Material fotoanoda berkarbon lain yang menjanjikan adalah silikon (Si), yang banyak digunakan dalam industri semiconductor. Si memiliki mobilitas elektron yang tinggi dan bandgap yang besar, sehingga sangat cocok untuk aplikasi fotoanoda. Namun, absorpsi cahayanya yang rendah dan stabilitasnya yang buruk dalam air membatasi penggunaannya dalam pemisahan air PEC. Berkarbon telah terbukti dapat meningkatkan absorpsi cahaya Si, membuatnya menjadi material fotoanoda yang lebih efisien. Selain TiO2 dan Si, material lain seperti hematit (伪-Fe2O3) dan oksida seng (ZnO) juga telah dikarbonasi untuk meningkatkan kinerjanya dalam pemisahan air PEC. Hematit adalah material yang menjanjikan karena absorpsi cahayanya yang tinggi dan stabilitasnya, namun mobilitas elektronnya rendah.
Penulis: Dr. Eng. Moch. Lutfi Firmansyah, S.Si., M.Phil.
Link Jurnal: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S157266572201133X
