Pin nhiên liệu sử dụng ethanol (C2H5OH) được đặc biệt quan tâm do có nguồn nhiên liệu sinh học dồi dào, dễ vận chuyển và ít độc hại [đã giải]

Pin nhiên liệu sử dụng ethanol (C2H5OH) được đặc biệt quan tâm do có nguồn nhiên liệu sinh học dồi dào, dễ vận chuyển và ít độc hại. Cấu tạo cơ bản của pin ethanol – oxygen gồm hai điện cực ngăn cách bởi màng trao đổi proton (PEM), màng này chỉ cho ion H+ đi qua.
Tại cực (-): C2H5OH bị oxi hóa và kết hợp với H2O tạo thành khí CO2, ion H+.
Tại cực (+): O2 bị khử và kết hợp với ion H+ tạo thành H2O.
Phản ứng chung trong pin ethanol – oxygen: C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) (∗)
Một pin ethanol – oxygen phóng điện trong điều kiện chuẩn được dùng để thắp sáng một bóng đèn LED có công suất 5 W (1 W = 1 J/s). Giả thiết 70% lượng nhiệt sinh ra từ phản ứng được chuyển hoá thành điện năng. Cho biết nhiệt tạo thành chuẩn của các chất:

Chất……………….. C2H5OH(l)… CO2(g)… H2O(l)

(kJ/mol)…. -277,6……. -393,5….. -285,8

a) Tại anode xảy ra quá trình O2 + 4H+ + 4e → 2H2O.
b) Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng (∗) là -x kJ. Giá trị của x là 1366,8. (Kết quả làm tròn đến hàng phần mười)
c) Các electron di chuyển từ cực (+) sang cực (-) qua dây dẫn.
d) Nếu pin tiêu thụ hết 2,3 gam ethanol có thể thắp sáng bóng đèn LED trên liên tục trong 2,7 giờ. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười)