Questão FC287603
As células de combustíveis ou pilhas de hidrogênio usam gases como combustíveis. Em geral, têm três compartimentos. O primeiro contém hidrogênio \((H_2)\). No segundo compartimento
Química
IDECAN · 2019
As células de combustíveis ou pilhas de hidrogênio usam gases como combustíveis. Em geral, têm três compartimentos. O primeiro contém hidrogênio \((H_2)\). No segundo compartimento, outro gás que será reagente como o gás oxigênio \((O_2)\). Ambos são separados por um terceiro compartimento, um ambiente onde estes gases irão se difundir passando pelos eletrodos e irão reagir, de tal forma que estas células convertem a energia liberada em reações de combustão dos gases em eletricidade. Esse tipo de pilha não se gasta, ou seja, os reagentes são continuamente injetados no aparelho durante o processo de oxirredução.
Sobre a pilha de hidrogênio, pode-se afirmar que
- a semi-reação de oxidação é dada pela aquisição de 2 mols de elétrons por dois mols de cátions \(H^+\) formando hidrogênio molecular em um sistema reversível com potencial eletrodo igual a 0,0 V.
- na semi-reação de redução, O oxigênio molecular \((O_2)\) se oxida ao receber 4 mols de elétrons com mols de cátions \(H^+\) e formar 2 mols de água .
- sendo a variação de entalpia do processo igual a – 246, 7 KJ/mol, o processo é dito endotérmico.
- a equação global do processo é dada por \(H_2(g) + 1/2 O_2 (g) = H_2O\) (reversivelmente).
- nesta célula, o processo ocorre devido a reação ocorrente entre substâncias compostas formadas por hidrogênio e oxigênio.
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Gabarito
D
Comentário do professor
A alternativa correta apresenta a equação global da célula de hidrogênio: \(H_2(g) + \tfrac{1}{2}O_2(g) \rightleftharpoons H_2O\). Essa reação é a soma das duas semi-reações que ocorrem nos eletrodos.
No ânodo ocorre a oxidação: \(H_2 \rightarrow 2H^+ + 2e^-\). No cátodo ocorre a redução: \(\tfrac{1}{2}O_2 + 2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2O\). Somando-se as semi-reações obtém‑se a equação global indicada.
Os elétrons liberados pelo hidrogênio circulam pelo circuito externo gerando corrente elétrica, enquanto os íons \(H^+\) atravessam o eletrólito até o cátodo. A seta dupla indica que o processo é reversível: com energia externa a célula pode operar como eletrolisador.
Em condições padrão essa célula tem potencial eletroquímico característico (≈ 1,23 V), resultado da diferença entre as semi-reações de oxidação e redução.
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