LISTA 54 - CELULAS COMBUSTIVEL

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QUESTÃO 1 
 
(UNIFOR CE) Há tempos, o gás hidrogênio vem sendo 
considerado o combustível do futuro. Isso se deve, 
principalmente, ao fato de que os únicos produtos 
resultantes da queima desse gás são calor e água e, quando 
produzido (por eletrólise) a partir de fontes renováveis de 
energia, por exemplo solar e eólica, o mesmo também pode 
ser considerado como tal. Considere as reações e/ou 
semirreações a seguir: 
 
I. 2H2O 2H+(aq) + 2OH–(aq) 
II. 2H+(aq) + 2e– H2(g) 
III. 2OH–(aq) 2e– + H2O + 1/202(g) 
 
Como base nas reações e considerando os gases envolvidos 
como ideais, é correto o que se afirma em: 
 
a) A semirreação II ocorre no ânodo. 
b) O gás oxigênio é produzido no polo negativo. 
c) O fluxo de elétrons se dá do cátodo para o ânodo. 
d) A reação I é a reação global do processo de 
eletrólise da água. 
e) O volume de gás hidrogênio produzido é o dobro do 
volume de gás oxigênio. 
 
QUESTÃO 2 
 
(ENEM) Células solares à base de TiO2 sensibilizadas por 
corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as 
células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o 
TiO2 é responsável por absorver a energia luminosa (hv), e o 
corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o 
TiO2. Um esquema dessa célula e os processos envolvidos 
estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em 
elétrica ocorre por meio da sequência de reações 
apresentadas. 
 
 
 
 
A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da 
célula solar, pois 
 
a) reduz íons I– a I3
–. 
b) regenera o corante. 
c) garante que a reação 4 ocorra. 
d) promove a oxidação do corante. 
e) transfere elétrons para o eletrodo de TiO2. 
 
QUESTÃO 3 
 
(ACAFE SC) Recentemente uma grande fabricante de 
produtos eletrônicos anunciou o recall de um de seus 
produtos, pois estes apresentavam problemas em suas 
baterias do tipo íons lítio. 
Considere a ilustração esquemática dos processos 
eletroquímicos que ocorrem nas baterias de íons lítio 
retirada do artigo “Pilhas e Baterias Funcionamento e 
Impacto Ambiental”, da revista Química Nova na Escola, 
número 11, 2000, página 8. 
 
 
 
semi reação anódica (descarga da bateria): 
 
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LiyC6(s) → C6(s) + yLi+(solv) + ye– 
semi reação catódica (descarga da bateria): 
LixCoO2(s) + yLi+(solv) + ye– → Lix+yCoO2(s). 
 
Analise as afirmações a seguir. 
 
I. Durante a descarga da bateria, os íons lítio se 
movem no sentido do ânodo para o cátodo. 
II. A reação global para a descarga da bateria pode ser 
representada por: 
LixCoO2(s) + LiyC6(s) → Lix+yCoO2(s) + C6(s) 
III. Durante a descarga da bateria, no cátodo, o cobalto 
sofre oxidação na estrutura do óxido, provocando a entrada 
de íons lítio em sua estrutura: 
 
Assinale a alternativa correta. 
 
a) Todas as afirmações estão corretas. 
b) Apenas I e II estão corretas. 
c) Todas as afirmações estão incorretas. 
d) Apenas a I está correta. 
 
QUESTÃO 4 
 
(FUVEST SP) Células a combustível são opções viáveis para 
gerar energia elétrica para motores e outros dispositivos. O 
esquema representa uma dessas células e as transformações 
que nela ocorrem. 
 
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g) H = –240 kJ/mol de Hz 
 
 
 
A corrente elétrica (i), em ampère (coulomb por segundo), 
gerada por uma célula a combustível que opera por 10 
minutos e libera 4,80 kJ de energia durante esse período de 
tempo, é 
 
a) 3,32. 
b) 6,43. 
c) 12,9. 
d) 386. 
e) 772. 
Note e adote: 
Carga de um mol de elétrons = 96.500 coulomb. 
 
QUESTÃO 5 
 
(UECE) A primeira bateria a gás do mundo, conhecida hoje 
como célula a combustível, foi inventada por sir Wiliam 
Robert Grove (1811-1896) que àquela época já se 
preocupava com as emissões de gases poluentes causadas 
pelo uso de combustíveis fósseis. O combustível básico da 
maioria das células a combustível é o hidrogênio, que reage 
com o oxigênio e produz água e eletricidade e calor, de 
acordo com as reações simplificadas abaixo representadas. 
 
Reação 1: 2 H2(g) → 4 H+(aq) + 4e– 
Reação 2: O2(g) + 4 H+aq) + 4e– → 2 H2O(l) 
 
Sobre células a combustível, marque a afirmação verdadeira. 
 
a) A reação 1 é uma oxidação e ocorre no cátodo da 
célula. 
b) A reação líquida da célula é o oposto da eletrólise. 
c) A célula a combustível produz somente corrente 
alternada. 
d) A célula a combustível é um conversor de energia 
termoiônica. 
 
QUESTÃO 6 
 
(FGV SP) Fontes alternativas de energia têm sido foco de 
interesse global como a solução viável para crescentes 
problemas do uso de combustíveis fósseis. Um exemplo é a 
célula a combustível microbiológica que emprega como 
combustível a urina. Em seu interior, compostos contidos na 
urina, como ureia e resíduos de proteínas, são 
transformados por micro-organismos que constituem um 
biofilme no anodo de uma célula eletroquímica que produz 
corrente elétrica. 
 
 
 
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Sobre essa célula eletroquímica, é correto afirmar que, 
quando ela entra em operação com a geração de energia 
elétrica, o biofilme promove a 
 
a) oxidação, os elétrons transitam do anodo para o 
catodo, e o catodo é o polo positivo da célula. 
b) oxidação, os elétrons transitam do catodo para o 
anodo, e o catodo é o polo positivo da célula. 
c) oxidação, os elétrons transitam do anodo para o 
catodo, e o catodo é o polo negativo da célula. 
d) redução, os elétrons transitam do anodo para o 
catodo, e o catodo é o polo positivo da célula. 
e) redução, os elétrons transitam do catodo para o 
anodo, e o catodo é o polo negativo da célula. 
 
QUESTÃO 7 
 
(UFAM) As células a combustíveis (CaC) são sistemas 
eficientes de conversão de energia química em energia 
elétrica. Dentre os vários tipos de células a combustível, as 
células conhecidas como PEMFC (Polymer Electrolyte 
Membrane Fuel Cell) têm se destacado, pois operam em 
baixas temperaturas e podem ter aplicações móveis e 
estacionárias. Normalmente, a eficiência da célula é máxima 
quando utiliza H2 e O2 como reagentes, onde um é reduzido 
e outro é oxidado. As seguintes informações foram dadas 
acerca destas células: 
 
I. Uma CaC funciona de forma geral como se fosse 
uma pilha comum comprada num supermercado. 
II. Uma CaC tem dois polos, um positivo (cátodo) e um 
negativo (ânodo). 
III. O H2 é reduzido e o O2 é oxidado em uma CaC. 
IV. No lugar de H2 poderia ser utilizado outro reagente, 
por exemplo, metanol, etanol ou ar. 
 
Assinale a alternativa correta: 
 
a) Somente a informação I está correta 
b) Somente as informações I e II estão corretas 
c) Somente as informações II, III e IV estão corretas 
d) Somente a informação IV está correta 
e) Todas as informações estão corretas 
 
QUESTÃO 8 
 
(UFPR) Recentemente, a produção fotocatalítica de 
hidrogênio vem atraindo atenção devido ao processo que 
gera um combustível limpo, o qual é utilizado em células a 
combustível. O processo se baseia na separação da água nos 
seus componentes, conforme equilíbrio inserido no 
esquema, utilizando luz solar e um fotocatalisador (p. ex. 
NaTaO3:La). O processo é extremamente endotérmico, 
necessitando 1,23 eV para ocorrer. Num experimento, o 
processo foi realizado num sistema fechado, como 
esquematizado abaixo. Considerando essas informações, 
identifique as afirmativas a seguir como verdadeiras (V) ou 
falsas (F): 
 
 
 
( ) A quantidade de fotocatalisador limita a conversão. 
( ) O aumento da temperatura irá favorecer a 
conversão. 
( ) A diminuição do volume do sistema irá favorecer a 
conversão. 
( ) É condição necessária para a produção de 
hidrogênio que o fotocatalisador absorva energia solar 
superior a 1,23 eV. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de 
cima para baixo. 
 
a) F – V – V – F. 
b) V – V – F – V. 
c) V – F – F – V. 
d) V – V – V – F. 
e) F – F – V – V. 
 
QUESTÃO 9 
 
(UNICAMP SP) Uma proposta para obter energia limpa é a 
utilização de dispositivos eletroquímicos que não geremprodutos poluentes, e que utilizem materiais disponíveis em 
grande quantidade ou renováveis. O esquema abaixo 
mostra, parcialmente, um dispositivo que pode ser utilizado 
com essa finalidade. 
 
 
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Nesse esquema, os círculos podem representar átomos, 
moléculas ou íons. De acordo com essas informações e o 
conhecimento de eletroquímica, pode-se afirmar que nesse 
dispositivo a corrente elétrica flui de 
 
a) A para B e o círculo • representa o íon O2–. 
b) B para A e o círculo • representa o íon O2+. 
c) B para A e o círculo • representa o íon O2–. 
d) A para B e o círculo • representa o íon O2+. 
 
QUESTÃO 10 
 
(UFRGS RS) Célula a combustível é uma alternativa para a 
produção de energia limpa. As semirreações da célula são 
 
H2 → 2H+ + 2e– 
½ O2 + 2H+ + 2e– → H2O 
 
Sobre essa célula, pode-se afirmar que 
 
a) H2 é o gás combustível e oxida-se no cátodo. 
b) eletrólise da água ocorre durante o funcionamento 
da célula. 
c) H2O e CO2 são produzidos durante a descarga da 
célula. 
d) célula a combustível é um exemplo de célula 
galvânica. 
e) O2 é o gás comburente e reduz-se no ânodo. 
 
QUESTÃO 11 
 
(FATEC SP) Os motores de combustão são frequentemente 
responsabilizados por problemas ambientais, como a 
potencialização do efeito estufa e da chuva ácida, o que tem 
levado pesquisadores a buscar outras tecnologias. 
Uma dessas possibilidades são as células de combustíveis de 
hidrogênio que, além de maior rendimento, não poluem. 
Observe o esquema: 
 
 
 
Semirreações do processo: 
 ânodo: H2 → 2 H+ + 2e– 
 cátodo: O2 + 4 H+ + 4e– → 2 H2O 
 
Sobre a célula de hidrogênio esquematizada, é correto 
afirmar que 
 
a) ocorre eletrólise durante o processo. 
b) ocorre consumo de energia no processo. 
c) o ânodo é o polo positivo da célula combustível. 
d) a proporção entre os gases reagentes é 2 H2 : 1 O2. 
e) o reagente que deve ser adicionado em X é o 
oxigênio. 
 
QUESTÃO 12 
 
(UERN) A figura representa o esquema de uma célula a 
combustível hidrogênio/oxigênio. 
 
 
 
Considerando o esquema anterior, marque o INCORRETO. 
 
a) O hidrogênio é oxidado. 
 
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b) Há uma transformação de energia química em 
energia elétrica. 
c) Os prótons formados no anodo são transportados 
para o catodo. 
d) A reação que ocorre no eletrodo que reduz é: H2O 
→ ½ O2 + 2H+ + 2e–. 
 
QUESTÃO 13 
 
(UFT TO) Uma célula a combustível é um tipo de pilha que 
gera energia elétrica a partir da reação química entre os 
gases hidrogênio e oxigênio, como exemplificadas nas 
reações redox a seguir. 
 
Ânodo: 2H2(g) + 4OH–(aq) → 4H2O(l) + 4e- E0 = 0,83 V 
Cátodo: O2(g) + 2H2O(l) + 4e– → 4OH–(aq) E0 = 0,40 V 
 
Qual a força eletromotriz da célula de combustível 
apresentada? 
 
a) 2,46 V. 
b) 0,43 V. 
c) –0,43 V. 
d) 1,23 V. 
e) –0,83 V. 
 
QUESTÃO 14 
 
(FMJ SP) Platina rende oito vezes mais em células a 
combustível 
As células de combustível produzem eletricidade 
submetendo o hidrogênio e o oxigênio a uma reação 
catalítica, na qual o catalisador é a platina. 
O melhor efeito é conseguido fazendo os gases fluírem 
através de uma película de platina, mas isso requer 
quantidades enormes do metal. Por isso, as células a 
combustível modernas são feitas com nanopartículas de 
platina. 
O que os pesquisadores demonstraram agora é que essas 
nanopartículas podem ser usadas de forma muito mais 
eficiente se forem dispostas de forma precisa, controlando-
se a distância entre cada nanopartícula individual. 
As células a combustível comercializadas hoje produzem 
cerca de 1 ampere para cada miligrama de platina. Os 
pesquisadores conseguiram produzir 8 amperes com o 
mesmo miligrama do metal. 
 
A função da platina nessa célula de combustível é de 
 
a) filtrar as impurezas presentes nos gases hidrogênio 
e oxigênio. 
b) absorver a água formada na combustão. 
c) aumentar a rapidez da reação de combustão. 
d) dissipar calor para o ambiente. 
e) diminuir a energia liberada na reação de 
combustão. 
 
QUESTÃO 15 
 
(UNESP SP) A hidrazina, substância com fórmula molecular 
N2H4, é um líquido bastante reativo na forma pura. Na forma 
de seu monoidrato, N2H4 · H2O, a hidrazina é bem menos 
reativa que na forma pura e, por isso, de manipulação mais 
fácil. Devido às suas propriedades físicas e químicas, além de 
sua utilização em vários processos industriais, a hidrazina 
também é utilizada como combustível de foguetes e naves 
espaciais, e em células de combustível. 
 
Observe o esquema de uma célula de combustível de 
hidrazina monoidratada/oxigênio do ar em funcionamento, 
conectada a um circuito elétrico externo. No compartimento 
representado no lado esquerdo do esquema, é introduzido 
apenas o reagente N2H4 · H2O, obtendo-se os produtos N2 (g) 
e H2O (l) em sua saída. No compartimento representado no 
lado direito do esquema, são introduzidos os reagentes O2 
(g) e H2O (l), sendo H2O (l) consumido apenas parcialmente 
na semirreação, e seu excesso liberado inalterado na saída 
do compartimento. 
 
 
 
Escreva a equação química balanceada que representa a 
reação global que ocorre durante o funcionamento dessa 
célula de combustível e indique os estados de oxidação, nos 
reagentes e nos produtos, do elemento que é oxidado nesse 
processo. 
 
Gabarito 
 
1) Gab: E 
 
2) Gab: B 
 
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3) Gab: B 
 
4) Gab: B 
 
5) Gab: B 
 
6) Gab: A 
 
7) Gab: B 
 
8) Gab: B 
 
9) Gab: A 
 
10) Gab: D 
 
11) Gab: D 
 
12) Gab: D 
 
13) Gab: D 
 
14) Gab: C 
 
15) Gab: 
Semirreação de oxiredução: 
N2H4  H2O → N2H4 + H2O 
N2H4 → N2 + 4 H+ + 4 e– 
 
Em meio básico é: 
N2H4 + 4OH– → N2 + 4H+ + 4OH– + 4 e– 
 
N2H4 + 4OH– → N2 + 4 H2O + 4e– 
 
Semirreação de redução: 
O2 + 2 H2O + 4 e– → 4 OH– 
 
Equação global: 
 
 
Usando hidrazina hidratada: