ABSTRAKPenelitian ini bertujuan untuk menganalisis dinamika molekular dan kinetika reaksi pada pembelahan molekul air (water splitting) untuk produksi gas Hidrogen. Metoda yang digunakan adalah pemodelan komputasi dengan Hyperchem dan Chemdraw. Metode optimasi dilakukan dengan menggunakan aplikasi Design Expert Willey dengan variabel luas permukaan elektroda, arus listrik, dinamika molekul H2O (kecepatan difusi dan migrasi menuju Katoda) dan ukuran molekul gas. Kedua metoda digunakan untuk menjelaskan kinetika reaksi pembelahan air. Hasil yang didapat memberikan kondisi optimum untuk mendeskripsikan teori pembelahan air secara pemodelan-experimental. Keywords : water splitting, Pemodelan, Optimasi, Produksi Hidrogen
PENDAHULUANProses pembelahan air telah berlangsung lebih dari 4 dekade, semenjak Fujishima dan Honda mengungkapkan proses pembelahan molekul air (H2O) dengan menggunakan semikonduktor TiO2 untuk menghasilkan molekul gas Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2)(1). Proses pembelahan air meliputi tiga tahapan utama; (a) absorpsi foton; (b) pemisahan dan migrasi pembawa muatan yang tereksitasi; dan (c) reaksi permukaan antara pembawa muatan dengan molekul air(2).Dalam proses pembelahan air berbagai langkah dilakukan agar proses pembelahan berlangsung optimum. Salah satunya adalah modifikasi pada permukaan dengan melakukan rekayasa permukaan dan system larutan berair, agar diperoleh panjang difusi pembawa yang lebih pendek dan modifikasi permukaan semikonduktor yang dapat meningkatkan laju kinetika fotoelektrokimia air(3). Pada penelitian sebelumnya, Yang et al (2016) melaporkan bahwa pada kondisi visible atau cahaya tampak, energy gap minimal yang harus terpenuhi oleh material semikonduktor adalah 2.4 eV(4). Modifikasi nanostruktural sangat penting dilakukan untuk mendapatkan kondisi efektif dalam proses pembelahan air menjadi hydrogen dan oksigen.