This is an open-access article under the CC BY-SA license.
https://doi.org/10.22487/kovalen.2021.v7.i2.15538
*  Corresponding author E-mail : rahmiani.gani@uin-alauddin.ac.id
Elektroplating Grafena-Polianilina pada Stainless Steel sebagai

## Elektroda pada Elektrolisis Air untuk Produksi Hidrogen
[Electroplating of Graphene-Polyaniline on Stainless Steel as Electrodes on
Water Electrolysis for Hydrogen Production]
Rahmiani Gani * , Syarifah Rabiatul Adawiah, Arfiani Nur
Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar/ Fakultas Sains dan Teknologi/Jurusan Kimia Jln. H.M. Yasin Limpo No.36 Samata, Gowa, Sulawesi Selatan 90222, Indonesia
Abstract. Hydrogen  production  by  water  electrolysis  can  be  optimalized  by  improve  the  working  electrode. Stainless  steel  as  working  electrode  was  coated  with  graphene  and  polyaniline  by  using  cyclic  voltammetry method with Ag/AgCl as reference electrode and Pt as counter electrode. Coated electrodes were characterized by  SEM-EDS  and  cyclic  voltammetry  method.  Furthermore,  the  synthesized  electrode  was  applied  for  water electrolysis  by  adding  1-  5  g/L  NaHCO 3 .  The  characterization  data  showed  that  Stainless  steel/Graphene- Polyaniline  electrode  can  be  synthesized  by  using  cyclic  voltammetry.  The  coating  process  was  conducted  at sweeping  rate  10  mV/s  on  voltage  -0.2  to  0.8  V  for  10  cycles.  The  voltammograms  showed  that  the  highest cathodic peak current of electrolysis  obtained at 0.491 mA by addition 2 g NaHCO 3 on SS/G-PANi 0,5 electrode, and the highest anodic peak current obtained at 0.191 mA by addition 2 g NaHCO 3 on SS/G-PANi 0,5 electrode. Based  on  the  overpotential  data,  the  smallest  average  potential  difference  of  H + adsorption  obtained  by  SS/G- PANi 1,0 electrode,  and  the  smallest  average  potential  difference  of  H + desorption  obtained  by  SS/G-PANi 0,5 electrode.
Keywords: Stainless steel, hydrogen production, electroplating, electrocatalyst, electrolysis
Abstrak. Produksi  hidrogen  dengan  elektrolisis  air  dapat  dioptimalkan  dengan  memperbaiki  elektroda  kerja. Stainless steel sebagai elektroda kerja dilapisi dengan  grafena dan polianilina menggunakan metode voltametri siklik  dengan  Ag/AgCl  sebagai  elektroda  pembanding  dan  Pt  sebagai  elektroda  pembantu.  Elektroda  hasil pelapisan  dikarakterisasi  dengan  SEM-EDS  dan  voltametri  siklik.  Selanjutnya  elektroda  hasil  sintesis diaplikasikan untuk elektrolisis air dengan penambahan NaHCO 3 1-5 g/L. Data karakterisasi menunjukkan bahwa elektroda  Stainless  steel/Grafena-Polianilina  dapat  disintesis  menggunakan  voltametri  siklik.  Proses  pelapisan dilakukan  pada  laju  10  mV/detik  dengan  potensial  -0,2  sampai  0,8  V  sebanyak  10  siklus.  Hasil  voltamogram menunjukkan bahwa puncak arus katodik elektrolisis tertinggi diperoleh pada 0,491 mA dengan penambahan 2 g NaHCO 3 pada  elektroda  SS/G-PANi 0.5 ,  dan  puncak  arus  anodik  tertinggi  diperoleh  pada  0,191  mA  dengan penambahan  2  g  NaHCO 3 pada  elektroda  SS/G-PANi 0,5 .  Berdasarkan  data  overpotensial,  beda  potensial  rata- rata terkecil adsorpsi H + diperoleh pada elektroda SS/G-PANi 1.0 , dan beda potensial rata-rata terkecil desorpsi H + diperoleh pada elektroda SS/G-PANi 0.5 .
Kata kunci : Stainless steel, produksi hidrogen, elektroplating, elektrokatalis, elektrolisis
Diterima: 14 Juni 2021, Disetujui: 20 Agustus 2021
Sitasi:  Gani,  R.,  Adawiah,  S.R.,  dan  Nur,  A.  (2021).  Elektroplating  Grafena-Polianilina  pada  Stainless  Steel  sebagai  Elektroda  pada Elektrolisis Air untuk Produksi Hidrogen. KOVALEN, 7(2): 109-120.

## https://bestjournal.untad.ac.id/index.php/kovalen

## Gani et al.

## LATAR BELAKANG
Salah  satu  alternatif  sumber  energi selain bahan  bakar  dari  fosil  yang  semakin  terbatas adalah  hidrogen.  Hidrogen  saat  ini  belum banyak dimanfaatkan, tetapi berpotensi sebagai  pembawa  energi  di  masa  depan. Produksi hidrogen umumnya dilakukan dengan cara steam reforming dengan bahan dasar gas alam berupa gas metana (Boyano et al ., 2011) atau  menggunakan  sumber  lain  seperti  batu bara  (Seyitoglu et  al .,  2017).  Namun  proses produksi  tersebut  tidak  ramah  lingkungan, karena  selain  menghasilkan  hidrogen  juga akan  melepaskan  gas  CO 2 ke  atmosfer.
Produksi hidorgen dari sumber energi terbarukan  dan  ramah  lingkungan  seperti  dari biomassa  (Abuadala  &  Dincer,  2012),  sumber biologis  (Elsharnouby et  al .,  2013)  dan  air (Kelly, 2014) telah banyak diupayakan.
Gas  hidrogen  sebagai  bahan  bakar alternatif  yang  ramah  dan  aman  terhadap lingkungan  tidak  lantas  dapat  diproduksi secara besar-besaran. Masalah efisiensi produk  dan  penyimpanan  yang  aman  masih menjadi  kendala  saat  ini.  Elektrolisis  air sebagai  salah  satu  proses  produksi  hidrogen memiliki  efisiensi  yang  lebih  rendah  jika dibandingkan  dengan  proses  lain  (Dincer  & Acar, 2014) dan (Okazaki & Gotoh, 2008). Hal ini tetaplah menjadi salah satu proses produksi hidrogen yang menjanjikan dan menguntungkan  terutama  dari  segi  biaya  dan dampaknya  terhadap  lingkungan.  Oleh  karena itu,  perlu  dibuat  kondisi  elektrolisis  yang memungkinkan  untuk  memperoleh  efisiensi produksi hidrogen yang tinggi.
Efisiensi  kerja  elektroda  dalam  proses elektrolisis  air  dapat  dioptimalkan  melalui pemilihan jenis elektroda yang tepat. Elektroda yang  baik  adalah  elektroda  yang  tahan
terhadap korosi sehingga mampu bekerja lebih lama.  Elektroda  yang  umum  digunakan  untuk proses  elektrolisis  yaitu  elektroda  yang  terbuat dari  logam  mulia  seperti  emas  dan  platinum. Namun  emas  dan  platinum  ditinjau  dari  segi harga termasuk logam yang mahal.
Penggunaan  logam  selain  platinum  dapat menjadi  salah  satu  alternatif  baru  namun kurang  efektif,  baik  dari  segi  efisiensi  produk maupun  ketahanan  dari  korosi  terutama  jika digunakan sebagai anoda.
Stainless  steel digunakan  secara  luas  di berbagai bidang karena ketahanan korosi yang baik  serta  sifat  mekaniknya.  Dari  segi  harga, stainless  steel  ini  tergolong  murah  dan  mudah diperoleh,  dan  dapat  digunakan  sebagai elektroda  pada  proses  elektrolisis  air  karena adanya sifat tahan terhadap korosi. Kemampuan  tahan  terhadap  korosi  dalam media berair berkaitan dengan kemampuannya untuk  membentuk  lapisan  oksida  pelindung yang  diperkaya  lapisan  kromium  (Okazaki  & Gotoh,  2008).  Namun,  lapisan  oksida  tersebut mengalami  kerusakan  di  lingkungan  yang mengandung  klor  yang  menyebabkan  inisisasi yang  disebut  korosi  sumuran  ( pitting )  (Taveira et al ., 2005).
Logam  selain  platinum  seperti  stainless steel dalam  penggunaanya  sebagai  elektroda dapat  dioptimalkan  dengan  meningkatkan aktivitas  katalitiknya.  Salah  satu  cara  untuk mengoptimalkan kerja elektroda guna memperbaiki sifat terutama aktivitas
katalitiknya  adalah  dengan  teknik  pelapisan (Bard, 1983). Pelapisan dengan bahan konduktif diharapkan mampu memperbaiki sifat elektroda  sehingga  mampu  menghasilkan efisiensi  kerja  yang  lebih  baik.  Pelapisan dengan  bahan  lain  yang  bersifat  konduktif

## Gani et al.
dapat memperbaiki sifat stainless steel sebagai elektroda.
Pelapisan  stainless  steel dengan  paduan logam Fe-Co-Ni mampu meningkatkan aktivitas  katalitik  pada  reaksi  evolusi  hidrogen (Louise,  2012).  Pelapisan  polimer poly ( o - phenylenediamine )  pada  substrat  stainless steel mampu memberikan perlindungan terhadap  korosi  sumuran  (Dhanabal et  al .,
2011).  Pelapisan  grafena  oksida  tereduksi pada  stainless  steel  secara  elektrodeposisi menunjukkan  perlindungan  yang  lebih  kuat terhadap korosi dan memiliki potensi yang baik untuk  diaplikasikan  pada  pengolahan  Pb  (II) pada air limbah (Li et al ., 2017).
Salah  satu  polimer  konduktif  yang  telah dikenal  memeiliki  banyak  keunggulan  yaitu polianilina.  Bahan  konduktif  polianilina  jika ditinjau  dari  aspek  kestabilannya  di  udara termasuk  polimer  yang  memiliki  kestabilan paling  baik  diantara  bahan  polimer  lainnya, mudah  disintesis,  dan  memiliki  konduktivitas listrikyang relatif tinggi sehingga memungkinkan untuk diproduksi secara komersil.  Pelapisan  polianilina  pada  plat stainless  steel menunjukkan  bahwa  polianilina dapat  memberikan  perlindungan  anodik  logam pada  media  air  korosif  (Obaid et  al .,  2014).
Sintesis  Polianilina  secara  elektrokimia  atau disebut  elektropolimerisasi  dianggap  lebih efisien dibanding sintesis dengan cara kimia.
Grafena  sejak  ditemukan  (Novoselov et al ., 2004) hingga beberapa tahun terakhir telah banyak  dimanfaatkan  pada  berbagai  aplikasi elektrokimia,  seperti  baterai  ion  litium,  layar pada  perangkat  elektronik,  ultrakapasitor  yang bekerja  lebih  baik  daripada  baterai,  desalinasi air,  dan  masih  banyak  lagi  (Bharech et  al ., 2015). Grafena memiliki banyak sifat unik yang berbeda dari bahan karbon lainnya,
dikarenakan struktur dua dimensi khusus  yang dimilikinya. Sifat unik yang dimaksud diantaranya  memiliki  luas  permukaan  spesifik yang  tinggi,  sifat  elektronik  dan  kemampuan transpor  elektron  yang  luar  biasa  serta konduktivitas  termal  yang  tinggi  (Xia et  al .,
2017).  Pelapisan  grafena pada  elektroda stainless  steel  terbukti  menghasilkan  daya listrik  yang  lebih  tinggi  dibanding  pelapisan dengan karbon (Hou et al ., 2014).
Berdasarkan  pertimbangan-pertimbangan di atas, penelitian ini mengkaji tentang sintesis elektroda  stainless  steel dengan  pelapisan Grafena-Polianilina (G-PANi)  secara  voltametri serta aplikasinya sebagai elektroda elektrokatalis  pada  reaksi  produksi  hidrogen pada elektrolisis air.

## METODE PENELITIAN

## Bahan dan Peralatan
Adapun  bahan  yang  digunakan  adalah plat  stainless  steel,  kertas  abrasif,  asam  sulfat (H 2 SO 4 ), etanol (C 2 H 6 O), natrium nitrat (NaNO 3 ),  aseton  (C 3 H 6 O),  akuades,  grafit, kalium  permanganat  (KMnO 4 ),    asam  klorida (HCl), asam askorbat (C 6 H 8 O 6 ), anilin (C 6 H 5 NH 2 ), hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), natrium klorida (NaCl), natrium bikarbonat (NaHCO 3 ).
Alat yang digunakan yaitu peralatan gelas, oven,  neraca  analitik, ultrasonic  cleaner , sentrifus,  pH  meter,  XRD  ( Shimadzu  6000 ), FTIR  ( Shimadzu  Prestige  21 ),  SEM-EDS ( JEOL JSM-6510 LA ), voltametri siklik ( Metrohm μ-AutolabIII/FRA2 potensiostat ).

## Prosedur Penelitian

## Preparasi stainless steel
Stainless steel dibentuk seukuran 10 x 0,5 cm,  setelah  itu  dicuci  dengan  sabun  dan dihaluskan menggunakan kertas abrasif. Kemudian  digetarkan  dengan  ultrasonikator
Gani et al.
dalam  larutan  etanol  dan  aseton  masing- masing  selama  30  menit.  Lalu  dibilas  dan dikeringkan dalm oven 100 o C selama 12 jam.

## Sintesis grafena
Grafit  oksida  disintesis  dengan  metode Hummers (Hummers  &  Offeman,  1957) dengan  grafit,  KMnO 4 ,  NaNO 3 ,  dan  H 2 SO 4 sebagai  bahan  dasar.  Grafit  oksida  yang diperoleh didispersikan dalam akuades dengan ultrasonikator  selama  1  jam  untuk  membentuk dispersi grafena oksida.
Grafena disintesis dengan mereduksi grafena oksida  dengan  menggunakan  asam askorbat.  Sebanyak  50  mL  asam  askorbat ditambahkan  ke  dalam  dispersi  0,1  mg/mL grafena oksida dalam 50 mL larutan. Kemudian diaduk  pada  suhu  80 o C  selama  1,5  jam, dilanjutkan  pengadukan  pada  suhu  kamar selama  48  jam.  Produk  disentrifugasi,  dicuci dan  dikeringkan  pada  suhu  110 o C  selama  12 jam.  Grafena yang  terbentuk  didispersikan  ke dalam  akuabides  dengan  sonikator  selama  1 jam.  Karakterisasi  grafena  dilakukan  dengan menggunakan alat XRD dan FTIR.

## Preparasi elektroda
Preparasi
elektroda Stainless steel/
Grafena-Polianilina (SS/G-PANi) dilakukan dengan voltametri siklik menggunakan elektroda  kerja  berupa  plat  stainless  steel, elektroda  pembanding  berupa  Ag/AgCl  dan elektroda  pembantu  berupa  Pt,  dengan kecepatan  payar  sebesar  10  mV/detik  dan sebanyak 10 siklus pada tegangan antara -0,2 V –  0,8  V.  Komposisi  larutan  untuk  proses pelapisan  terdiri  dari  grafena  1  mg/mL  serta larutan  untuk  polimerisasi  anilin  yaitu  larutan anilin  0,1  M  dan  larutan  H 2 SO 4 dengan konsentrasi  0,5  M  (SS/G-PANi 0,5 )  dan  1,0  M (SS/G-PANi 0,1 ). Elektroda hasil pelapisan
dikarakterisasi  dengan  menggunakan  SEM- EDS dan voltametri siklik.

## Proses elektrolisis
Proses elektrolisis dengan metode voltametri siklik dengan menggunakan elektroda  kerja  yaitu  elektroda  stainless  steel, elektroda stainless steel/Polianilina
(SS/PANi 0,5 dan  SS/PANi 1,0 )  dan  elektroda stainless steel/Grafena-Polianilina (SS/G- PANi 0,5 dan SS/G-PANi 1,0 ), elektroda pembanding  berupa  Ag/AgCl  dan  elektroda pembantu berupa Pt, dengan kecepatan payar sebesar  50  mV/detik  pada  tegangan  -1,0  V sampai 0,2V. Selajutnya, ditambahkan NaHCO 3 dengan konsentrasi 1 - 5 g/L air pada setiap  proses  elektrolisis.  Proses  pengamatan dilakukan dengan membandingkan dan menentukan  kondisi  optimum  masing-masing elektroda kerja.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Sintesis dan Karakterisasi Elektroda
Karakterisasi grafena hasil sintesis dilakukan  dengan  XRD  dan  FTIR.Pengujian dengan  XRD  dilakukan  dengan  tujuan  untuk mengetahui  struktur  grafena hasil  sintesis. Pola  difraksi  sinar-X  (Gambar  1)  dari  grafit murni  menunjukkan  puncak  2θ  tertinggi  yaitu 25,7888 pada d-spacing 3,45 186 Ǻ,sedangkan grafit oksida puncak 2θ tertinggi yaitu 10,2124
dengan d-spacing 8,65485  Ǻ.  Puncak  2θ
tertinggi  pada  grafena ditunjukkan  pada
24,6200 dengan d-spacing 3,61302  Ǻ.
Peningkatan d-spacing terjadi  setelah  proses oksidasi  grafit  menjadi  grafit  oksida.  Hal  ini disebabkan  karena  bertambahnya  molekul  air dan  oksigen  diantara  lapisan  pada  grafit oksida.  Penurunan d-spacing terjadi  setelah proses  pengelupasan  dan  reduksi  menjadi grafena menandakan  telah  terjadinya  reduksi
Gani et al.
gugus  fungsi  pada  grafena oksida  yang menyebabkan  jarak  antar  layer  pada  grafena
mengecil.
Gambar 1. Pola difraksi sinar-X grafit, grafena oksida dan grafena
Spektroskopi FTIR digunakan untuk mengetahui  perubahan  gugus  fungsi  dari grafena oksida  menjadi  grafena.  Gambar  2 menunjukkan spektra FTIR grafena oksida dan grafena. Spektra FTIR gugus yang mengandung  atom  O  pada  grafena  oksida ditunjukkan pada bilangan gelombang 3448,72 cm -1 yang  merupakan  vibrasi  ulur –H  dari gugus hidroksil –OH (pada C–OH), vibrasi ulur
gugus  C –O  pada  gugus  alkohol  dan  gugus karboksilat  ditunjukan  pada  serapan  dengan
bilangan gelombang 1203,58 cm -1 dan 1126,43 cm -1 .  Selain  itu  terdapat  sinyal  yang  lemah pada bilangan gelombang antara 1712,79 cm -1
-  1728,22  cm -1 yang  merupakan  vibrasi  ulur C=O  gugus  karboksilat  dan  gugus  karbonil. Pada spektra grafena, intensitas serapan yang mengandung  atom  O  yang  ditunjukkan  pada spektra  grafena oksida mengalami  penurunan.
Hal  ini  menandakan  telah  terjadi  reduksi  pada grafena oksida menjadi grafena.

## Gani et al.
Voltamogram  siklik  elektroda  sintesis menunjukkan  sinyal  puncak  arus  oksidasi elektroda stainless steel terdeteksi pada 1,125 mA  pada  potensial  0,419  V.  Elektroda Stainless  steel/Polianilina yaitu  elektroda SS/PANi 0,5 terdeteksi  pada  4,993  mA  pada potensial  0,461  V  dan  elektroda  SS/PANi 1,0 pada  7,063  mA  pada  potensial  0,798  V.  Hasil ini  lebih  tinggi  dibanding  pada  elektroda stainless steel tanpa pelapisan pada potensial
yang lebih tinggi. Elektroda Stainless steel/Grafena-Polianilina  yaitu  SS/G-PANi 0,5 terdeteksi  pada  5,082  mA  pada  potensial 0,527  V  dan  elektroda  SS/G-PANi 1,0 pada 6,313  mA  pada  potensial  0,520  V.  Arus oksidasi  ini  lebih  kuat  dan  lebih  tinggi menandakan  telah  terjadi  proses  pelapisan pada permukaan elektroda sehingga kemampuan oksidasi elektroda lebih baik.
Gambar 3. Voltamogram siklik elektroda hasil pelapisan
Foto  SEM  stainless  steel  sebelum pelapisan  ditunjukkan  pada  Gambar  4,  tidak terlihat  bercak  pada  permukaan  elektroda menunjukkan  belum  terjadi  proses  pelapisan. Pada  elektroda  SS/PANi 0,5 dihasilkan  lebih
banyak  bercak  dibanding  pada  elektroda stainless  steel,  sedangkan  pada  elektroda SS/PANi 1,0 bercak yang dihasilkan lebih sedikit dibanding pada elektroda SS/PANi 0,5 .
Gambar 4. Foto SEM elektroda (a) Stainless steel, (b) SS/PANi 0,5 , (c) SS/PANi 1,0 ,
(d) SS/G-PANi 0,5 dan (e) SS/G-PANi 1,0
Gani et al.
Hasil  di  atas  menunjukkan  telah  terjadi pelapisan polianilina pada permukaan stainless  steel.  Pada  elektroda  SS/G-PANi 0,5 dihasilkan  bercak  lebih  banyak  dan  lebih merata  dibanding  pada  elektroda  stainless steel, sedangkan pada elektroda SS/G-PANi 1,0 bercak  yang  dihasilkan  lebih  sedikit  dibanding pada elektroda SS/G-PANi 0,5 . Hasil ini menunjukkan  telah  terjadi  pelapisan  grafena dan  polianilina  pada  permukaan  stainless steel.

## Aplikasi Elektroda Hasil Pelapisan
Proses  elektrolisis  dilakukan  dengan elektroda  hasil  sintesis  sebagai  elektroda kerja.  Puncak  arus  katodik  (i c )  dan  anodik  (i a ) tertinggi  elektroda  stainless  steel  dapat  dilihat masing-masing pada penambahan 2 g
NaHCO 3 . Pada puncak arus katodik
menunjukkan  angka  0,368  mA  dengan potensial  sebesar  -0,839  V,  sedangkan puncak arus anodik menunjukkan angka 0,089 mA  dengan    potensial  sebesar  -0,256  V. Tujuan  penambahan  NaHCO 3 ialah  untuk mengkatalisis  molekul  H 2 O  melalui  proses elektrokimia.
Jumlah H + yang teradsorpsi pada permukaan elektroda berbanding lurus dengan puncak  arus  katodik,  begitu  juga  dengan jumlah  H + yang  terdesorpsi  pada  permukaan elektroda  berbanding  lurus  dengan  puncak arus  anodik.  Secara  fisik,  pada  proses elektrolisis  terdapat  gelembung  gas  teramati pada  permukaan  elektroda.  Pada  elektroda tanpa pelapisan, gelembung gas yang teramati sangat sedikit dan  segera  menghilang.
Gelembung  gas  lebih  banyak  teramati  pada elektrolisis dengan elektroda hasil perlapisan.
Gambar  5. Voltamogram  elektroda  hasil  elektrolisis  dengan  penambahan  NaHCO 3 1-5  g/L  air (kecepatan payar 50 mV/s pada siklus pertama)
Puncak  arus  katodik  dan  anodik  tertinggi pada  elektroda  hasil  sitensis  menunjukkan hasil  yang  lebih  baik  dibanding  tanpa pelapisan.  Puncak  arus  katodik  (i c )  tertinggi yaitu  pada  elektroda  SS/PANi 0,5 dapat  dilihat pada  penambahan  1  g  NaHCO 3 yang
menunjukkan  angka  sebesar  0,455  mA dengan  potensial  sebesar  -0,679  V.  Pada elektroda SS/PANi 1,0 diperoleh pada penambahan 2 g NaHCO 3 yaitu sebesar 0,411 mA  pada  potensial  -0,669  V.  Elektroda  SS/G- P 0,5 diperoleh  pada  penambahan  2  g  NaHCO 3
Gani et al.
sebesar 0,491 mA dengan potensial -0,620 V. Elektroda  SS/G-P 1,0 pada  penambahan  4  g NaHCO 3 sebesar 0,477 mA potensial -0,825 V. Puncak  arus  anodik  (i a )  tertinggi  pada elektroda SS/PANi 0,5 diperoleh pada penambahan  5  g  NaHCO 3 yang  menunjukkan angka  0,093  mA  dengan  potensial  sebesar  - 0,033  V.  Pada  elektroda  SS/PANi 1,0 diperoleh pada  penambahan  2  g  NaHCO 3 yaitu  sebesar 0,090  mA  pada  potensial  -0,242  V.  Elektroda SS/G-P 0,5 diperoleh  pada  penambahan  2  g NaHCO 3 sebesar  0,191  mA  pada  potensial  -
0,019  V.  Elektroda  SS/G-P 1,0 diperoleh  pada penambahan  1  g  NaHCO 3 sebesar  0,091  mA pada potensial -0,229 V.

## Kondisi Optimum Elektroda
Penentuan kondisi optimum suatu elektroda bertujuan untuk menunjukkan kondisi elektrolisis air dimana hidrogen yang dihasilkan paling  optimum  atau  dengan  kata  lain menunjukkan  efektivitas  elektroda  yang  paling baik.  Kondisi  optimum  ini  dapat  ditentukan berdasarkan  puncak  arus  katodik  (i pc )  dan anodik  (i pa )  yang  disebut  rendemen  arus  atau rendemen  Faraday,  serta  rendemen  energi yang  diperoleh  dari  beda  potensial  elektroda dalam  reaksi  elektrolisis.  Penentuan  besarnya efektivitas  elektroda  untuk  rendemen  Faraday diperoleh  dari  persamaan  (1)  dan  (2),  yang didasarkan  pada  jumlah  adsorpsi  H + pada permukaan elektroda dan jumlah H + terdesorpsi  dari  permukaan  elektroda  yaitu pelepasan H 2 (Louise, 2012).
ε H = i pc,elektroda sintesis i pc,stainless steel
(1)
ε H + = i pa,elektroda sintesis i pa,stainless steel (2)
Keterangan: ε H =  Efisiensi adsorpsi H + ε H + =  Efisiensi desorpsi H +
i pc =  Arus puncak katodik
i pa =  Arus puncak anodik
Semakin  besar  nilai ε H dan ε H + menandakan sifat katalitik elektroda dalam adsorpsi-desorpsi H + lebih  baik  jika  dibandingkan  dengan elektroda  sebelum  pelapisan,  yang  berarti bahwa  kemampuan  produksi  hidrogen  juga lebih optimum.
Rendemen energi dapat dihitung berdasarkan  besarnya  energi  yang  diperlukan pada  proses  produksi  hidrogen.  Hal  ini ditunjukkan  dengan  melihat  selisih  antara potensial  yang  dibutuhkan  dalam  eksperimen dengan  potensial  teoritik  (∆V)  sesuai  dengan persamaan (3):
∆V = E ekp – E teori (3) Potensial teoritik dapat
dihitung berdasarkan persamaan (Bard, 1983):
E red = – 0,059 x pH (4) E oks =   (-0,197 – 0,059) x pH  (5)
Keterangan:
E red =  Potensial reduksi E oks =  Potensial oksidasi
Pengukuran potensial eksperimental dapat  diperolehdari  data  voltametri  siklik  yang didasarkan  pada  besaran    potensial  adsorpsi dan  potensial  desorpsi  hidrogen  dalam  reaksi elektrolisis.  Efektivitas  elektroda  ditunjukkan dengan  melihat  rendemen  energi  yang  relatif paling kecil.
Puncak  arus  anodik  dan  katodik  paling tinggi  untuk  elektroda  sebelum  pelapisan diperoleh  pada  penambahan  2  g  NaHCO 3 masing-masing  sebesar  0,089  mA  dan  0,368 mA.  Pada  elektroda  sintesis  SS/PANi 0,5 diperoleh  pada  penambahan  NaHCO 3 masing- masing  5  g  dan  1  g  sebesar  0,093  mA  dan 0,455 mA. Elektroda SS/PANi 1,0 diperoleh pada
Gani et al.
penambahan  NaHCO 3 2  g  sebesar  0,090  mA dan  0,411  mA.  Elektroda  SS/G-PANi 0,5 pada penambahan  NaHCO 3 2  g  sebesar  0,191  mA dan  0,491  mA.  Elektroda  SS/G-PANi 0,5 pada
penambahan  NaHCO 3 masing-masing  1  g  dan 4 g sebesar 0,091 mA dan 0,477 mA.
Tabel 1. Rasio arus puncak elektroda sintesis terhadap elektroda tanpa pelapisan
NaHCO 3 (g/L air) SS/PANi 0,5 SS/PANi 1,0 SS/G-PANi 0,5 SS/G-PANi 1,0 i pc i pa i pc i pa i pc i pa i pc i pa 1 2 3 4 5 1,740 0,807 0,657 0,712 0,696 1,216 0,820 0,888 2,107 1,148 1,710 1,334 0,633 0,904 0,899 1,231 2,146 0,989 2,107 0,827 2,020 1,117 0,587 1,192 1,104 1,039 1,011 0,359 1,643 1,099 1,595 1,147 0,886 1,760 1,418 1,784 0,978 0,910 3,214 0,852
Tabel  1  menunjukkan  rasio  arus  puncak elektroda  sintesis  relatif  terhadap  elektroda stainless steel tanpa pelapisan. Semakin besar nilai  rasio  arus  puncak,  maka  sifat  katalitik elektroda  sintesis  lebih  baik.  Rasio  arus puncak  katodik  terbesar  diperoleh  pada elektroda  SS/G-PANi 0,5 pada  penambahan  1  g NaHCO 3 sebesar 2,020 dan rasio arus puncak anodik  terbesar  diperoleh  pada  elektroda
SS/G-PANi 1,0 pada  penambahan  4  g  NaHCO 3 sebesar3,214.
Perbandingan perhitungan potensial adsorpsi  dan  desorpsi  H + ditunjukkan  pada Tabel  2  berdasarkan  persamaan  (4)  dan persamaan  (5).  Hasil  ini  digunakan  untuk perhitungan  selanjutnya  untuk  menghitung besar beda potensial (∆V) elektroda.
Tabel 2. Pontesial . adsorpsi H + . (E red ) dan potensial . desorpsi H + . (E oks ) teoritik
No. NaHCO 3 (g/L air) pH E red teoritik terhadap Ag/AgCl (V) E oks teoritik terhadap Ag/AgCl (V) 1. 2. 3. 4. 5. 1 2 3 4 5 8,5 8,7 8,7 8,9 8,9 -0,501 -0,513 -0,513 -0,525 -0,525 0,729 0,717 0,717 0,705 0,705
Tabel  3  memperlihatkan  besaran  beda potensial  (∆V)  elektroda.  Semakin  kecil  harga beda  potensial  menunjukkan  energi  yang dibutuhkan  untuk  terjadinya  reaksi  menjadi lebih  sedikit  sehingga  akan  lebih  efektif  dalam produksi hidrogen. Hasil menunjukkan
elektroda  SS/G-PANi 1,0 memiliki  kemampuan katalitik  terhadap  adsorpsi  H + lebih  baik dibanding elektroda lainnya, sedangkan elektroda  SS/PANi 0,5 memiliki  kemampuan katalitik  terhadap  desorpsi  H + lebih  baik dibanding elektroda lainnya.
Gani et al.
Tabel  3. Potensial . adsorpsi . (E R )  dan  desorpsi  H + ... (E O )  berdasarkan . voltamogram ... siklik  (eksperimen) serta . beda . potensial ekperimen dan teoritik (∆V) No. Elektroda kerja NaHCO 3 (g/L air) E R terhadap Ag/AgCl E O terhadap Ag/AgCl E Reksp (V) ∆E(V) E Oeksp (V) ∆E(V) 1. SS 1 2 3 4 5 -0,742 -0,839 -0,789 -0,637 -0,869 -0,241 -0,362 -0,276 -0,112 -0,344 -0,256 -0,256 0,193 -0,263 -0,234 -0,958 -0,973 -0,524 -0,968 -0,939 2. SS/PANi 0,5 1 2 3 4 5 -0,679 -0,807 -0,657 -0,712 -0,696 -0,178 -0,294 -0,144 -0,187 -0,171 -0,259 -0,820 -0,888 -2,107 -1,148 -0,988 -1,537 -1,605 -2,812 -1,853 3. SS/PANi 1,0 1 2 3 4 5 -0,994 -0,669 -1,001 -0,679 -0,750 -0,493 -0,156 -0,488 -0,154 -0,225 -0,244 -0,242 -0,206 -0,260 -0,233 -0,973 -0,959 -0,923 -0,965 -0,938 4. SS/G-PANi 0,5 1 2 3 4 5 -0,729 -0,620 -0,588 -0,547 -0,784 -0,228 -0,107 -0,075 -0,022 -0,259 -0,259 -0,019 -0,251 -0,234 -0,266 -0,988 -0,736 -0,968 -0,939 -0,971 5. SS/G-PANi 1,0 1 2 3 4 5 -0,810 -0,998 -0,839 -0,825 -0,781 -0,309 -0,485 -0,326 -0,300 -0,256 -0,229 -0,256 -0,263 -0,253 -0,258 -0,958 -0,973 -0,980 -0,958 -0,963
Secara  umum,  proses  pelapisan  grafena dan  polianilina  pada  stainless  steel  telah mampu memperbaiki kemampuan elektrokatalitik  pada  stainless  steel  terhadap adsorpsi  atau  desorpsi  H + .  Berdasarkan rendemen arus, elektroda SS/G-PANi 0,5 memiliki kemampuan katalitik terhadap adsorpsi-desorpsi  H + lebih  baik  dibanding elektroda lainnya, sedangkan rendemen energi
menunjukkan  elektroda  SS/G-PANi 1,0 memiliki kemampuan katalitik terhadap adsorpsi H + dan elektroda  SS/G-PANi 0,5 memiliki  kemampuan katalitik  terhadap  desorpsi  H + lebih  baik dibanding elektroda lainnya.

## KESIMPULAN
Puncak  arus  katodik  tertinggi  pada elektroda  SS/G-PANi 0,5 dan  SS/G-PANi 1,0

## Gani et al.
mengalami  peningkatan  dibanding  elektroda yang  lain  masing-masing  pada  penambahan  3 g NaHCO 3 sebesar 0,491 mA dan penambahan  2  g  NaHCO 3 sebesar  0,477  mA.
Kondisi  optimum  diperoleh  pada  elektroda SS/G-PANi 0,5 yaitu  pada  penambahan  2  g NaHCO 3 .  Hasil  rendemen  arus  menunjukkan elektroda  SS/G-PANi 0,5 memiliki  kemampuan katalitik  adsorpsi-desorpsi  H + lebih  baik.
Sedangkan  berdasakan  rendemen  energi, elektroda  SS/G-PANi 0,5 memiliki  kemampuan katalitik  adsorpsi  H + dan  elektroda  SS/PANi 0,5 memiliki kemampuan katalitik desorpsi H + lebih baik dibanding elektroda lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Abuadala, A.,  dan Dincer,  I. (2012).  A  Review on  Biomass  Based  Hydrogen  Production and  Potential  Applications. International Journal of Energy Research , 36(4): 415 – 455. https://doi.org/10.1002/er.1939
Bard,  A.  J.  (1983).  Chemical  Modification  of
Electrodes. Journal of Chemical Education , 60 (4): 302 –304. https://doi.org/10.1021/ed060p302
Bharech,  S.  dan  Kumar,  R.  (2015).  A  Review on  the  Properties  and  Applications  of Graphene. Journal  of  Material  Science and  Mechanical  Engineering  (JMSME) , 2 (10): 70 –73.
Boyano, A., Blanco-Marigorta, A. M., Morosuk, T., dan Tsatsaronis, G. (2011). Exergoenvironmental Analysis of a Steam  Methane  Reforming  Process  for Hydrogen  Production. Energy , 36 (4): 2202 –2214. https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.05. 020
Dhanabal,  T.,  Amirthaganesan,  G.,  dan Ravichandran, J. (2011). Pitting Corrosion  Protection  of  Low  Nickel Stainless  Steel  by  Electropolymerized Conducting  Polymer  Coating  in  0.5  M NaCl  Solution. Bulletin  of  Materials Science , 34(3): 563 –569.
Dincer,  I.,  dan  Acar,  C.  (2014).  Review  and Evaluation of Hydrogen Production
Methods for Better Sustainability. International Journal of Hydrogen Energy , 40 (34): 11094 –11111.
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.12
.035 Elsharnouby, O., Hafez, H., Nakhla, G., dan El
Naggar,  M.  H.  (2013).  A  Critical Literature Review on Biohydrogen Production by Pure Cultures. International Journal of Hydrogen Energy , 38 (12): 4945 –4966.
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.02 .032
Hou, J., Liu, Z., Li, Y., dan Yang, S. (2014). A Comparative  Study  of  Graphene-Coated Stainless  Steel  Fiber  Felt  and  Carbon Cloth  as  Anodes  in  MFCs. Journal  of Bioprocess  and  Biosystem  Engineering , 38(5), https://doi.org/10.1007/s00449- 014-1332-0
Hummers,  WS  dan  Offeman,  R.  (1957). Preparation  of  Graphitic  Oxide. Journal of  the  American  Chemical  Society,
208(1937),
https://doi.org/10.1021/ja01539a017
K.S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I. V., dan Grigorieva,  A. A. F. (2004). Electric Field Effect  in  Atomically  Thin  Carbon  Films.
Science , 306: 666 –669.
Kelly,  N.  A.  (2014).  Hydrogen  Production  by
Water Electrolysis. Advances in Hydrogen Production, Storage and Distribution , 159-185. https://doi.org/10.1533/9780857097736.2
.159
Li, X., Li, H., Xu, X., Guo, N., Yuan, L., dan Yu,
H.  (2017).  Preparation  of  A  Reduced Graphene  Oxide  @  Stainless  Steel  Net
Electrode and Its Application of Electrochemical Removal Pb (II). Journal of  The  Electrochemical  Society, 164(4):
71 –77. https://doi.org/10.1149/2.1211704jes
Louise,  ISY.  (2012).  Studies  on  the  Hydrogen Evolution  Reaction  on  Fe-CoNi/Stainless Steel Electrode. IOSR Journal of Applied Chemistry , 3(1): 06 –10.
https://doi.org/10.9790/5736-0310610
Obaid, A. Y., El-Mossalamy, E. H., Al-Thabaiti, S. A., El-Hallag, I. S., Hermas, A. A., dan Asiri, A. M. (2014). Electrodeposition and Characterization of Polyaniline on
Gani et al.
Stainless  Steel  Surface  Via  Cyclic, Convolutive  Voltammetry  and  SEM  in Aqueous  Acidic  Solutions. International Journal of Electrochemical Science , 9(2):
1003 –1015.
Okazaki,  Y.,  &  Gotoh,  E.  (2008).  Metal
Release from Stainless Steel , Co-Cr-Mo-
Ni-Fe  and  Ni-Ti  Alloys  in  Vascular
Implants. Corrosion  Science ,  50(12):
3429 –3438. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.09.0
02
Seyitoglu,  S.  S.,  Dincer,  I.,  &  Kilicarslan,  A. (2017).  Energy  and  Exergy  Analyses  of
Hydrogen Production
by
Coal Gasification. International  Journal  of
Hydrogen  Energy ,  42(4):  2592 –2600.
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.08 .228
Taveira, L. V, Frank, G., Strunk, H. P., & Dick, L. F.  P. (2005). The influence of  Surface
Treatments  in  Hot  Acid  Solutions  on  the
Corrosion Resistance
and Oxide Structure  of  Stainless  Steels. Corrosion Science, 47 : 757 –769.
https://doi.org/10.1016/j.corsci.2004.07.0 12
Xia,  K.,  Zhan,  H.,  &  Gu,  Y.  (2017).  Graphene and  Carbon  Nanotube  Hybrid  Structure: A Review. Procedia  IUTAM , 21 :  94 –101. https://doi.org/10.1016/j.piutam.2017.03. 042