Perpustakaan Digital ITB

Tingginya kebutuhan global akan energi bersih dan terbarukan telah mendorong pengembangan teknologi produksi hidrogen hijau melalui elektrolisis air. Namun, efisiensi proses ini masih terbatas akibat besarnya overpotensial reaksi evolusi oksigen (Oxygen Evolution Reaction, OER) pada anode. Katalis berbasis logam mulia seperti iridium dioksida (IrO?) memang menunjukkan aktivitas yang tinggi untuk OER, tetapi ketersediaannya yang terbatas dan biayanya yang sangat tinggi menjadi kendala utama dalam penerapan skala besar. Oleh karena itu, pengembangan katalis OER yang efisien, murah, dan berbasis unsur melimpah menjadi sangat penting. Dalam penelitian ini, kami melakukan studi mekanisme OER pada material nikel fosfat (Ni?(PO?)?) dan bimetal nikel fosfat Ni?M?(PO?)? (M = Mn, Fe, Co) menggunakan teori fungsional kerapatan (Density Functional Theory, DFT) dan validasi eksperimen. Hasil kalkulasi DFT menunjukkan bahwa permukaan (100) ditemukan sebagai permukaan paling stabil dari setiap struktur yang ditinjau. Kemudian, untuk seluruh katalis Ni?(PO?)2(100), OER terjadi pada situs Ni, sedangkan Ni?M?(PO?)?(100), OER terjadi pada situs Ni dan M. Di antara seluruh katalis, Ni?Fe?(PO?)?(100) menunjukkan kinerja terbaik dengan overpotensial minimum sebesar 0,31 V, diikuti oleh Ni?Co?(PO?)?(100) sebesar 0,37 V, Ni?Mn?(PO?)?(100) sebesar 0,38 V, dan Ni?(PO?)?(100) sebesar 0,58 V. Tren overpotensial OER ini berkorelasi dengan kekuatan adsorpsi *O dan *OH pada tiap permukaan katalis. Menariknya, semua katalis bimetal menunjukkan performa lebih baik daripada IrO?(110), yang memiliki overpotensial 0,51 V sehingga menunjukkan potensi besar sebagai alternatif katalis OER berbasis logam non- mulia, khususnya Ni?Fe?(PO?)?. Sebagai pembuktian konsep, tren aktivitas OER yang diprediksi dari DFT ini juga konsisten dengan hasil eksperimen yang ditampilkan dalam studi ini.