Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 124 do Enem 2021: a melhor célula de combustível para carros

Enem 2021 · 2º dia · caderno azul · Química · Físico-química

Nos outros cadernos: amarelo 106 · rosa 111 · cinza 120

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C PEM.

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.

Quadro com tipo de célula, temperatura operacional, eletrólito e semirreações. AFC: 90 a 100 °C, hidróxido de potássio aquoso, semirreações com OH−. MSFC: 600 a 1 000 °C, carbonatos de lítio, sódio e/ou potássio fundidos, semirreações com CO3 2−. PEM: 60 a 100 °C, ácido poliperfluorossulfônico sólido. PAFC: 175 a 200 °C, ácido fosfórico líquido. SOFC: 600 a 1 000 °C, óxido de zircônio(IV) sólido. PEM, PAFC e SOFC têm as semirreações H2 → 2 H+ + 2 e− e 1/2 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

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Qual célula de combustível atende às três condições do texto.

As três condições

  1. Baixa temperatura de operação.
  2. Eletrólito em membrana polimérica.
  3. Meio ácido: as semirreações envolvem H⁺.

Conferindo no quadro

  • Baixa temperatura: AFC (90 a 100 °C) e PEM (60 a 100 °C).
  • Entre essas, a AFC usa KOH: meio básico.
  • A PEM usa ácido poliperfluorossulfônico sólido, que é um polímero, e suas semirreações têm H⁺: meio ácido.

A PEM cumpre as três condições.

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    A AFC opera a baixa temperatura, mas o eletrólito é hidróxido de potássio: o meio é básico (as semirreações têm OH⁻), e não ácido. (14,3% marcaram)

  • B

    Foi a errada mais marcada. A MSFC opera entre 600 e 1 000 °C, com carbonatos fundidos: temperatura alta e eletrólito que não é polimérico nem ácido. (19,3% marcaram)

  • D

    A PAFC é ácida, mas o eletrólito é ácido fosfórico líquido, e não uma membrana polimérica. E opera mais quente (175 a 200 °C). (13,9% marcaram)

  • E

    A SOFC opera entre 600 e 1 000 °C, com um óxido sólido cerâmico como eletrólito. (7,8% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 2.179.139 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIFácilParâmetro B: 559 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 39ª mais difícil de 44 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.
Acertaram44,3%dos candidatos marcaram a C
Habilidade 2 · Competência 1Associar a solução de problemas de comunicação, transporte, saúde ou outro, com o correspondente desenvolvimento científico e tecnológico.
Como os candidatos responderam
  • A14,3%
  • B19,3%
  • C44,3% ✓ gabarito
  • D13,9%
  • E7,8%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50028,6%
  • 500 a 60059,4%
  • 600 a 70084,3%
  • 700 ou mais97,8%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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