O que é uma célula a combustível?

É um dispositivo eletroquímico que converte energia química de um combustível (como hidrogênio) diretamente em energia elétrica, com subprodutos como água e calor.

Por que as células PEM são preferidas em veículos automotivos?

Porque operam em baixa temperatura, têm rápida partida, são compactas e seguras, além de usarem membrana polimérica e meio ácido.

Qual é o papel da membrana de eletrólito polimérico em uma célula PEM?

Ela permite a passagem seletiva de prótons do ânodo ao cátodo, bloqueando elétrons e gases, o que garante eficiência e segurança.

Quais são as principais limitações das células SOFC para uso automotivo?

Operam em temperaturas muito altas, o que dificulta o arranque rápido e exige materiais resistentes ao calor, tornando-as inadequadas para veículos.

O que diferencia o meio ácido do meio alcalino em células a combustível?

No meio ácido, o eletrólito conduz prótons; no alcalino, conduz íons hidroxila ($\text{OH}^-$), afetando materiais e reações possíveis.

Cite dois subprodutos comuns da reação em células a combustível de hidrogênio.

Os principais subprodutos são água ($\text{H}_2\text{O}$) e calor.

Qual é a principal reação global em uma célula a combustível de hidrogênio?

$\text{H}_2 + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, liberando energia elétrica e calor.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 124 — O emprego de células de combustível a hidrogênio pode ser uma tecnologia adequada ao transporte automotivo. O quadro apresenta características de cin…

ENEM 2021 Questão 124

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.

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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. Losalamos National Laboratory. Los Alamos, NM, 1999 (adaptado).

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

Resolução

Resposta correta: Letra C — PEM.

A questão aborda células a combustível para veículos automotivos, pedindo a identificação da tecnologia mais adequada com base em três critérios: operação em baixos níveis de energia térmica (baixa temperatura), uso de membrana de eletrólito polimérico e funcionamento em meio ácido. Para resolver, é necessário conhecer os principais tipos de células a combustível, suas características e aplicações. A célula PEM (Proton Exchange Membrane) opera em baixa temperatura (cerca de 80°C), utiliza membrana polimérica como eletrólito e funciona em meio ácido, sendo ideal para automóveis devido ao rápido arranque, compacidade e segurança. As demais alternativas apresentam características incompatíveis com os critérios do enunciado, como operação em altas temperaturas, uso de eletrólitos diferentes ou meio básico.

Comentários por alternativa

A AFC.

A alternativa A (AFC - Alkaline Fuel Cell) está incorreta porque utiliza eletrólito alcalino (meio básico), não ácido, e não emprega membrana polimérica.
B MSFC.

A alternativa B (MSFC - Molten Salt Fuel Cell) está errada pois opera em altas temperaturas e utiliza eletrólitos de sais fundidos, não membrana polimérica nem meio ácido.
C PEM.

A alternativa C (PEM - Proton Exchange Membrane) está correta, pois essa célula opera em baixa temperatura, utiliza membrana de eletrólito polimérico e funciona em meio ácido, sendo a mais adequada para veículos automotivos.
D PAFC.

A alternativa D (PAFC - Phosphoric Acid Fuel Cell) está incorreta porque, embora use meio ácido, opera em temperaturas mais elevadas (cerca de 200°C) e não utiliza membrana polimérica.
E SOFC.

A alternativa E (SOFC - Solid Oxide Fuel Cell) está errada pois opera em temperaturas muito altas (700–1000°C) e utiliza eletrólito sólido cerâmico, não membrana polimérica nem meio ácido.

Flashcards

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1. O que é uma célula a combustível?: É um dispositivo eletroquímico que converte energia química de um combustível (como hidrogênio) diretamente em energia elétrica, com subprodutos como água e calor.
2. Por que as células PEM são preferidas em veículos automotivos?: Porque operam em baixa temperatura, têm rápida partida, são compactas e seguras, além de usarem membrana polimérica e meio ácido.
3. Qual é o papel da membrana de eletrólito polimérico em uma célula PEM?: Ela permite a passagem seletiva de prótons do ânodo ao cátodo, bloqueando elétrons e gases, o que garante eficiência e segurança.
4. Quais são as principais limitações das células SOFC para uso automotivo?: Operam em temperaturas muito altas, o que dificulta o arranque rápido e exige materiais resistentes ao calor, tornando-as inadequadas para veículos.
5. O que diferencia o meio ácido do meio alcalino em células a combustível?: No meio ácido, o eletrólito conduz prótons; no alcalino, conduz íons hidroxila ($\text{OH}^-$), afetando materiais e reações possíveis.
6. Cite dois subprodutos comuns da reação em células a combustível de hidrogênio.: Os principais subprodutos são água ($\text{H}_2\text{O}$) e calor.
7. Qual é a principal reação global em uma célula a combustível de hidrogênio?: $\text{H}_2 + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, liberando energia elétrica e calor.

Questão 124 — O emprego de células de combustível a hidrogênio pode ser uma tecnologia adequada ao transporte automotivo. O quadro apresenta características de cin…

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