Polusi tidak hanya menyebabkan pemanasan global, tetapi juga telah mencapai titik di mana kesehatan manusia berisiko. Polusi Indonesia melebihi pedoman WHO untuk konsentrasi partikel halus yaitu PM2.5. Polusi dapat mengurangi harapan hidup seseorang hingga 1,2 tahun. Di Jakarta, harapan hidup seseorang dapat berkurang menjadi 2,4 tahun karena tingkat polusinya yang mengkhawatirkan.

Pada Juni 2022, pembacaan PM2.5 untuk Indonesia mencapai 148μg/m3 menurut Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG). (Country Fiches interaktif, 2022) Transportasi merupakan kontributor utama pencemaran udara di Indonesia terutama di daerah perkotaan. Lalu lintas juga menjadi masalah yang dihadapi Indonesia karena transportasi umum saat ini tidak mampu memenuhi kebutuhan warga.

Hampir setiap rumah tangga di Indonesia memiliki setidaknya satu kendaraan pribadi baik itu sepeda motor atau mobil. Menurut Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan (KLHK), transportasi menyumbang hampir 80% dari polusi udara kota. Moda transportasi warga perlu berubah sekaligus ramah lingkungan. (Luar ruangan.Udara Polusi, 2024)

Tren kendaraan listrik saat ini meningkat karena beberapa perusahaan otomotif telah memproduksi mobil yang lebih ramah lingkungan. Mobil juga dapat berjalan dengan bahan bakar hidrogen alih-alih baterai lithium-ion atau baterai pada umumnya. Kekhawatiran dengan EV dengan baterai adalah bahwa itu tidak sepenuhnya nol bersih. Beberapa stasiun pengisian EV masih menggunakan bahan bakar fosil untuk menghasilkan listrik. Stasiun pengisian bahan bakar hidrogen harus dapat menghasilkan hidrogen bersih dan ini dapat dilakukan dengan pemisahan air fotoelektrokimia.

Pemisahan air fotoelektrokimia (PEC) adalah proses bagaimana energi matahari dapat digunakan untuk elektrolisis air untuk menghasilkan gas hidrogen dan oksigen. Panel surya digunakan untuk menangkap foton yang kemudian akan menciptakan tegangan di mana air (sebagai elektrolit) terbelah. Salah satu keuntungan menggunakan pemisahan air PEC adalah dapat beroperasi pada berbagai suhu. (James et al., 2009)

CARA KERJA
Sel PEC terdiri dari fotoanoda, fotokatoda dan kawat yang menghubungkan elektroda dan elektrolit yang merupakan air. Langkah pertama dalam sel PEC adalah penyerapan cahaya oleh fotoanoda. Foton menggairahkan elektron yang menyebabkan mereka dipindahkan ke fotokatoda, meninggalkan lubang. Elektron kemudian bergerak ke fotokatoda melalui jalur eksternal dan gas hidrogen dihasilkan. Gas oksigen dibebaskan dalam fotoanoda saat oksidasi terjadi. (Kumar dkk., 2022)

Elektroda, terutama fotoanoda, terdiri dari semikonduktor. Celah pita semikonduktor yang sempit akan memungkinkan reaksi oksidasi terjadi dengan efisiensi yang lebih tinggi. Tegangan yang dihasilkan oleh elektroda harus lebih tinggi dari 1.23V sehingga H2 dan O2 dapat dibebaskan. (Kumar dkk., 2022)

Bahan fotoelektroda harus memiliki efisiensi konversi matahari ke hidrogen (STH) yang tinggi. Efisiensi konversi STH harus lebih tinggi dari 10%. Tantangannya sebagian besar bergantung pada bahan yang digunakan dalam elektroda. Semikonduktor organik memiliki efisiensi STH maksimum teoritis sebesar 30% karena celah pita dapat dengan mudah disetel. Meskipun merupakan bahan fotoaktif, semikonduktor organik memiliki stabilitas yang rendah dalam larutan berair. Fotoanoda yang terdiri dari semikonduktor tipe-n dan tipe-p bersama dengan katalis NiFE-LDH dapat mencapai efisiensi 90% dari kerapatan arus awal setelah cahaya simulasi matahari diterangi selama 10 jam. (Yu dkk., 2020)

Semikonduktor tipe-n memiliki kecenderungan untuk menerima lebih banyak elektron karena ketersediaan lubang. Semikonduktor tipe-p memiliki lebih banyak elektron bebas karena kelebihan elektron valensi dalam salah satu bahan. Semikonduktor tipe-p dilambangkan sebagai PBDB-T dan semikonduktor tipe-n dilambangkan sebagai ITIC. Semikonduktor ini adalah lapisan fotoaktif organik. Kehadiran katalis, lapisan foil Ni dan eutektik GaIn dengan lapisan fotoaktif organik memungkinkan pengangkutan muatan yang efisien sekaligus melindungi lapisan organik dari larutan berair. (Yu dkk., 2020)