Perpustakaan Digital ITB

Penggunaan bahan bakar fosil terus mengalami peningkatan tiap tahunnya. Penggunaan bahan bakar fosil memiliki dampak negatif terhadap lingkungan misalnya kenaikan suhu global dan perubahan iklim dunia. Oleh karena itu, alternatif sumber energi bersih dan terbarukan menjadi penting untuk direalisasikan. Hidrogen (H2) menjadi salah satu kandidat terbaik sebagai sumber energi bersih terbaru. Kelebihan penggunaan hidrogen sebagai sumber energi adalah emisinya berupa air, sehingga tidak berbahaya bagi lingkungan. Namun, proses produksi hidrogen secara elektrokimia melalui reaksi evolusi hidrogen masih memiliki kendala seperti nilai overpotential yang besar. Masalah tersebut dapat diatasi dengan penggunaan elektrokatalis yang dapat menurunkan overpotential. Ti3C2 MXene adalah nanomaterial dua dimensi yang berorientasi pada arah (002). Nanomaterial Ti3C2 MXene memiliki performa yang baik dalam proses produksi hidrogen melalui reaksi evolusi hidrogen. Peneliti masih terus mengembangkan nanomaterial terbaik sehingga dapat menjadi opsi yang lebih baik untuk melakukan proses produksi hidrogen. Namun, mekanisme reaksi evolusi hidrogen pada permukaan Ti3C2 MXene belum dipahami secara komprehensif. Hal ini penting untuk melakukan rekayasa lebih lanjut dalam meningkatkan performa elektrokatalis. Oleh karenanya, penelitian ini melakukan kajian komputasi berdasarkan Density Functional Theory (DFT) untuk memprediksikan model nanomaterial terbaik dan rute reaksi yang paling efektif. Perhitungan komputasi dilakukan dengan metode PAW (Projector Augmented Wave) dengan pendekatan potensial korelasi-pertukaran gradien tergeneralisasi atau GGA (Generalized Gradient Approximation) dari Perdew, Burke, dan Ernzerhof (PBE) pada kode komputer VASP (vienna ab initio simulation package) untuk menghitung struktur elektronik, memprediksikan interaksi, dan sifat material. Energi yang dihitung dari komputasi dapat memberikan pemahaman terhadap mekanisme reaksi revolusi hidrogen pada permukaan nanomaterial Ti3C2 MXene. Perangkat lunak VESTA digunakan sebagai alat visualisasi hasil perhitungan VASP untuk membantu interpretasi data. Hasil penelitian menunjukkan nanomaterial Ti3C2 MXene bersifat metalik yang ditunjukkan dengan analisis rapat keadaan dan nilai energi celah pita sebesar 0 eV. Nilai energi adsorpsi hidrogen pada permukaan lembaran nanomaterial Ti3C2 MXene tanpa molekul air dan dengan molekul air dalam sistem secara berurutan sebesar ?2,351 eV dan ?2,002 eV. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa mekanisme reaksi evolusi hidrogen pada permukaan lembaran Ti3C2 MXene cenderung mengikuti jalur Volmer-Heyrovsky, dengan nilai energi aktivasi sebesar 3,87 eV. Nilai ini lebih kecil dibandingkan dengan jalur Volmer-Tafel dengan energi aktivasi sebesar 6,24 eV. Mekanisme reaksi evolusi hidrogen pada nanomaterial Ti3C2 MXene dapat menjadi dasar untuk pengembangan aplikasi nanomaterial tersebut di bidang katalisis dan elektrokimia.