Pin nhiên liệu methane – oxygen hoạt động ở 80°C, có cấu tạo và sơ đồ vận chuyển của nguyên liệu, sản phẩm như hình bên.

Chất điện li là acid và các quá trình xảy ra như sau:
(1) CH4(g) + 2H2O(g) → CO2(g) + 8H+(aq) + 8e
(2) O2(g) + 4H+(aq) + 4e → 2H2O(g)
Pin nhiên liệu hoạt động liên tục nên nguyên liệu liên tục được nạp vào và sản phẩm được chuyển ra khỏi hai điện cực. Cho các phát biểu sau:
(1) Quá trình (1) xảy ra tại anode và quá trình (2) xảy ra tại cathode.
(2) Trong cùng một khoảng thời gian, số mol khí đi vào anode lớn hơn số mol khí đi vào cathode.
(3) Trong cùng một khoảng thời gian, số mol chất đi ra khỏi anode lớn hơn số mol chất đi ra khỏi cathode.
(4) Trong quá trình pin hoạt động, ion H+ di chuyển từ anode đến cathode để trung hòa điện tích sinh ra do chuyển động electron và duy trì dòng điện ổn định trong mạch ngoài.
(5) Trong pin nhiên liệu methane – oxygen xảy ra quá trình oxi hoá trực tiếp methane.
Số phát biểu đúng là
A. 3. B. 5. C. 2. D. 4.
Câu trả lời tốt nhất
(1) Đúng, anode xảy ra quá trình oxi hóa (1) và cathode xảy ra quá trình khử (2).
(2) Đúng, cứ 3 mol khí đi vào anode (CH4(g) + 2H2O(g)) thì có 2 mol khí đi vào cathode (2O2(g)).
(3) Sai, cứ 1 mol khí đi ra khỏi anode (1CO2(g)) thì có tới 4 mol khí đi ra khỏi cathode (4H2O(g)).
(4) Đúng
(5) Sai, CH4 bị oxi hóa gián tiếp, nó không nhường electron trực tiếp cho O2 mà nhường cho anode, tương tự, O2 cũng nhận electron từ cathode. Đường đi của electron:
CH4 —> anode —> tải tiêu thụ —> cathode —> O2
Chú ý: Phản ứng của pin (CH4 + 2O2 —> CO2 + 2H2O) là phản ứng gộp, không phản ánh đúng các quá trình trên điện cực, nguyên liệu đi vào vẫn là 1CH4 + 2H2O dạng hơi và quá trình oxi hóa xảy ra trên bề mặt anode với xúc tác thích hợp như bán phản ứng (1).
