Questão 111 Enem 2021 - dia 2 - Matemática e Ciências da natureza

Questão 111

Outros tipos de pilhas e baterias

O emprego de células de combustível a hidrogénio pode ser uma tecnologia adequada ao transporte automotivo. O quadro apresenta características de cinco tecnologias mais proeminentes de células de combustível.

Tipo de célula de combustível	Temperatura operacional (ºC)	Eletrólito	Semirreações nos eletrodos
AFC	90 - 100	Hidróxido de potássio aquoso	$H_{2} + 2 O H^{-} \to 2 H_{2} O + 2 e^{-}$ $\frac{1}{2} O_{2} + H_{2} O + 2 e^{-} \to 2 O H^{-}$
MSFC	600 - 1000	Carbonatos de lítio, sódio e/ou potássio fundidos	$H_{2} + C {O_{3}}^{2 -} \to H_{2} O + C O_{2} + 2 e^{-}$ $\frac{1}{2} O_{2} + C O_{2} + 2 e^{-} \to C {O_{3}}^{2 -}$
PEM	60 - 100	Ácido poliperfluorossulfônico sólido	$H_{2} \to 2 H^{+} + 2 e^{-}$ $\frac{1}{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} \to H_{2} O$
PAFC	175 - 200	Ácido fosfórico líquido
SOFC	600 - 1000	Óxido de zircônio (IV) sólido

Testes operacionais com esses tipos de células têm indicado que as melhores alternativas para veículos são as que operam em baixos níveis de energia térmica, são formadas por membranas de eletrólitos poliméricos e ocorrem em meio ácido.

THOMAS. S; ZALBOWITZ. M. Full cells: green power. Los Alamos National Laboratory.Los Alamos. NM. 1999 (adaptado)

A tecnologia testada mais adequada para o emprego em veículos automotivos é a célula de combustível

a)	AFC.
b)	MSFC.
c)	PEM.
d)	PAFC.
e)	SOFC.

Resolução

A célula de combustível de hidrogênio escolhida deve, como condições citadas no texto, operar em baixo nível de energia térmica, ou seja, em baixo intervalo de temperatura e constituídas de eletrólitos poliméricos e em meio ácido.

a) Incorreta. A célula de combustível opera em intervalo de temperatura entre 90^oC e 100 ^oC, o que pode ser considerado como baixo nível de energia térmica, mas o eletrólito utilizado é uma base forte e solúvel em água, tornando o meio básico.

b) Incorreta. A célula de combustível opera em altas temperaturas, entre 600^oC e 1000^oC. Além disso, o eletrólito utilizado, carbonatos de lítio ou sódio e/ou potássio, não se apresenta na forma polimérica e nem é um meio ácido.

c) Correta. A célula de combustível opera em baixo intervalo de temperatura, entre 60^oC e 100 ^oC. O eletrólito utilizado é o ácido poliperfluorossulfônico sólido, sendo a única célula que utiliza um eletrólito polimérico e de caráter ácido. A reação global da célula de combustível de hidrogênio pode ser representada como:

$H_{2} (g) + \frac{1}{2} O_{2} (g) \to H_{2} O (v)$

d) Incorreta. A célula de combustível opera em intervalo médio de temperatura, entre 175 ^oC e 200 ^oC. O eletrólito utilizado é o ácido fosfórico líquido, mas não em na forma polimérica, condição necessária citada no texto.

e) Incorreta. A célula de combustível opera em altas temperaturas, entre 600^oC e 1000 ^oC. O eletrólito utilizado é o óxido de zircônio sólido, que não é polimérico.