Di era sekarang, sains dan tegnologi sudah meramba kemana-mana dalam setiap aspek kehidupan manusia. Penelitian dan pengembangan tegnologi terus dilakukan dalam berbagai bidang untuk memenuhi kehidupan manusia. Sejalan dengan perkembangan dan pertumbuhan penduduk yang meningkat maka kebutuhan energi juga mengikuti. Melalui sains banyak hal yang dapat dimanfaatkan, salah satunya adalah energi, yang dapat dikonversi yang berbasis fotokatalisis menggunakan PhotoFuelCells.
Istilah Fotokatalisis terdiri dari dua arti yaitu fotokimia dan katalis. Pada proses reaksi fotokimia melibatkan cahaya (foto). Fotokatalisis itu sendiri berarti suatu reaksi yang dibantu oleh katalis dan cahaya. Katalis adalah suatu bahan yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi tanpa berubah secara kimia. Konsep fotokatalisis tidak berbeda jauh dari konsep fotosintesis. Pada fotosintesis energi cahaya diserap oleh klorofil, pada fotokalisis energi cahaya digunakan untuk mengaktisipasi semikonduktor, biasanya berupa TiO2, CdS, ZnO dan lain-lain.
Fotokatalisis dapat digunakan sebagai pendegrasi limbah, penjernian limbah tekstil, pengolahan limbah organik dan anorganik, pengolahan limbah cair, produksi H2O dan lain-lain. Di Indonesia penggunaan fotokatalisis sangat bagus digunakan mengingat Indonesia memiliki iklim tropis yaitu banyaknya sinar matahari sepanjang tahun dengan efektifitas 50-80%, kelembaban rata-rata 60-90%, serta curah hujan selama 150-220 hari dalam setahun. Kondisi ini bisa dimanfaatkan untuk mengubah energi matahari jadi berguna bagi kehidupan.
Untuk mengkonversi energi matahari menjadi energi kimia dan listrik dapat dilakukan dengan sel fotoelektrokimia. Konfigurasi standar untuk sel fotoelektrokimia melibatkan sebuah photoanode electrode yang membawa fotokatalis semikonduktor tipe-n, dan sebuah elektroda counter membawa elektrokatalis dan elektrolit. Cahaya diserap oleh fotokatalis yang menghasilkan pasangan lubang elektron. Elektron dipandu melalui sirkuit eksternal ke elektroda katoda (counter), di mana mereka mengambil bagian dalam reaksi reduksi sementara lubang dikonsumsi melalui reaksi oksidasi. Dalam surya regeneratif sel-sel, elektrolit melibatkan pasangan redoks, yang direduksi pada elektroda counter dan dioksidasi pada elektroda photoanode dengan demikian mengisi ulang lubang dan mengubah energi foton menjadi listrik. Di kedua jenis sel, energy foton dan energi kimia dari agen pengorbanan, yaitu, dari “bahan bakar”, dikonversi menjadi listrik dan/atau disimpan dalam bentuk energi kimia yang bermanfaat, misalnya memproduksi hidrogen. Untuk alasan ini, sel fotoelektrokimia yang beroperasi dengan konsumsi bahan bakar disebut PhotoFuelCells (PFC) (Robert, Stavroula, dan Panagiotis, 2014).
Gambar 1 : (A) Desain PFC memproduksi listrik (B) Distribusi geometrik fotokalis (lingkaran kecil) dan elektrokalis (area hitam) pada “daun fotoelektrokalitik” dan (C) Produksi Hidrogen menggunakan “daun fotoelektrokalitik” (Sumber: researchgate)
Konfigurasi dasar sel fotoelektrokimia standar, dapat dibuat dengan mudah dan memungkinkan pilihan substansial bahan baik untuk pembangunan fotoanode maupun elektroda katoda. Titania nanopartikulat adalah fotokatalis tidak terbantahkan, untuk bahan penyerap cahaya tampak baru. Materi tersebut dapat menunjukkan potensi yang kuat untuk aplikasi di PhotoFuelCells secara parallel aplikasi fotokatalitik lainnya.
Prospek penerapan fotokatalisis di Indonesia menjanjikan melihat sumber energi melimpah yang sudah ada di depan mata. Hal itu dapat digunakan untuk memproduksi energi terbarukan karena, misalnya energi fosil yang semakin meningkat dan pasokannya juga menipis dimana sisi lainnya dapat mencemari udara (hujan asam dan pemanasan global) yang berimbas pada manusia sendiri. Oleh karena itu, sangat penting penggunaan fotokatalisis mengingat sumber energi terbarukan yang beragam dan mempunyai potensi untuk dimanfaatkan. Dengan begitu kerusakan alam dapat diminimalisir.
Referensi :
- Michal, R., Sfaelou, S., & Lianos, P. (2014). Photocatalysis for Renewable Energy Production Using PhotoFuelCells. Molecules. 19 : 19732-19750. http://www.mdpi.com/1420-3049/19/12/19732/pdf
- Sfaelou, S., & Lianos, P. (2016). Photoactivated Fuel Cells (PhotoFuelCells). An alternative source of renewable energy with environmental benefits. AIMS Materials Science, 3(1): 270-288. http://www.aimspress.com/fileOther/PDF/Materials/matersci-03-00270.pdf