Uma unidade de eletrólise usa 1,00×10^6 kJ de energia elétrica renovável. Reação global: 2 H2O(l) ? 2 H2(g) +…

Questão

Uma unidade de eletrólise usa 1,00×10^6 kJ de energia elétrica renovável. Reação global: 2 H2O(l) ? 2 H2(g) + O2(g). Considere ?G° = 237,1 kJ·mol?¹ por mol de H2 produzido. Calcule a massa de H2 obtida e a energia específica (kJ·kg?¹). Proponha duas medidas para reduzir impacto ambiental e aumentar eficiência do processo.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo: mols H2 = 1,00×10^6 kJ ÷ 237,1 kJ·mol?¹ = 4,218×10^3 mol. Massa H2 = 4,218×10^3 mol × 2,016 g·mol?¹ = 8,505×10^3 g = 8,505 kg. Energia específica = 1,00×10^6 kJ ÷ 8,505 kg ˜ 1,18×10^5 kJ·kg?¹. Medidas sugeridas: 1) reduzir perdas elétricas e overpotencial com catalisadores de baixa tensão e otimizar membranas; 2) integrar recuperação de calor e uso de energia residual/renovável, operar em alta pressão para reduzir compressão posterior e reciclar calor para pré-aquecimento da água.

Explicação

1) Divida energia por ?G° para obter mols H2; multiplique por MM(H2)=2,016 g·mol?¹ para massa. 2) Energia específica = energia total / massa H2. 3) Propor melhorias: melhores catalisadores, recuperação de calor, otimização de membranas e pressão.

Raio-X da questão

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