Perpustakaan Digital ITB

Hidrogen merupakan kandidat utama dalam transisi menuju sistem energi berkelanjutan karena memiliki densitas energi tinggi dan menghasilkan emisi bersih. Produksi hidrogen hijau melalui elektrolisis air bergantung pada efisiensi reaksi evolusi oksigen (oxygen evolution reaction, OER), yang kompleks dan memerlukan overpotensial (?) agar berlangsung dengan spontan. Studi utama katalis adalah untuk mengoptimalkan overpotensial tersebut. Salah satu referensi performa katalis melalui perhitungan teori fungsional kerapatan (density functional theory, DFT) adalah katalis nikel-besi fosfat Ni3Fe3(PO4)4 dengan ? = 0,31 V. Penelitian ini melakukan pengujian lanjutan katalis nikel-besi fosfat dengan variasi rasio logam NixFe(6 – x)(PO4)4, yaitu 1:1, 1:2, 1:3, 2:1, dan 3:1. Pemodelan dilakukan dengan melakukan padanan (alloying) atom Fe pada situs Ni dari bulk Ni3Fe3(PO4)4. Kemudian dilakukan pemodelan permukaan pada faset (100), (011), dan (101), serta simulasi mekanisme OER pada setiap situs di permukaan. Setelah melengkapi dengan perhitungan zero point energy (ZPE), diperoleh nilai energi Gibbs reaksi OER yang kemudian digunakan untuk menghitung nilai overpotensial. Penelitian ini menghasilkan performa overpotensial masing-masing sebagai berikut: NixFe(6 – x)(PO4)4(1:1) sebesar 0,31 V; NixFe(6 – x)(PO4)4(1:2) sebesar 0,72 V; NixFe(6 – x)(PO4)4(1:3) sebesar 0,58 V; NixFe(6 – x)(PO4)4(2:1) sebesar 0,40 V; dan NixFe(6 – x)(PO4)4(3:1) sebesar 0,39 V. Rasio 1:1 menunjukkan performa terbaik. Tren ini konsisten dengan model d-band center dan prinsip Sabatier, yang menunjukkan bahwa komposisi logam yang seimbang memberikan aktivitas katalitik optimal.