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Questão 106

ENEM 2021, Ciências da Natureza Dificuldade: Fácil Favoritar

O emprego de células de combustível a hidrogênio 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 (°C) Eletrólito Semirreações nos eletrodos
AFC 90 - 100 Hidróxido de potássio aquoso H₂ + 2 OH⁻ → 2 H₂O + 2 e⁻ e ½ O₂ + H₂O + 2 e⁻ → 2 OH⁻
MSFC 600 - 1 000 Carbonatos de lítio, sódio e/ou potássio fundidos H₂ + CO₃²⁻ → H₂O + CO₂ + 2 e⁻ e ½ O₂ + CO₂ + 2 e⁻ → CO₃²⁻
PEM 60 - 100 Ácido poliperfluorossulfônico sólido H₂ → 2 H⁺ + 2 e⁻ e ½ O₂ + 2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂O
PAFC 175 - 200 Ácido fosfórico líquido H₂ → 2 H⁺ + 2 e⁻ e ½ O₂ + 2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂O
SOFC 600 - 1 000 Óxido de zircônio(IV) sólido H₂ → 2 H⁺ + 2 e⁻ e ½ O₂ + 2 H⁺ + 2 e⁻ → H₂O

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

Ver gabarito e resolução

Em resumo: Baixa temperatura, membrana de polímero e meio ácido: só a célula PEM atende aos três critérios.

Gabarito oficial: alternativa C.

Resolução

A questão pede a célula mais adequada para veículos.

O texto diz que as melhores são as que operam em baixa temperatura, têm membrana de eletrólito polimérico e funcionam em meio ácido. No quadro:

  • AFC: baixa temperatura, mas meio básico (KOH).
  • MSFC e SOFC: 600 °C a 1 000 °C.
  • PAFC: meio ácido, mas eletrólito líquido e 175 °C a 200 °C.
  • PEM: 60 °C a 100 °C, ácido polimérico sólido e semirreações com H⁺.

A PEM atende a todos os critérios.

Alternativas

  • A) Errada. A AFC funciona em meio básico.
  • B) Errada. A MSFC opera em altíssima temperatura.
  • C) Correta. A PEM tem baixa temperatura, membrana polimérica e meio ácido.
  • D) Errada. A PAFC usa ácido líquido, não membrana polimérica.
  • E) Errada. A SOFC opera em altíssima temperatura.

Logo, a resposta é a alternativa C.

Fonte: INEP/MEC.

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