Sobre o tema
Biocélulas combustíveis microbianas são dispositivos que convertem energia química de substratos orgânicos em eletricidade, utilizando microrganismos como catalisadores. Essas células representam uma alternativa sustentável às baterias convencionais, pois podem operar com resíduos orgânicos. A diferença de potencial gerada por uma única célula é determinada pelos potenciais padrão das semirreações de redução que ocorrem no ânodo e no cátodo. No caso do acetato, as reações envolvem a oxidação do acetato a CO2 e a redução do oxigênio a água. O conhecimento desses potenciais é essencial para projetar sistemas em série que atinjam tensões específicas para aplicações práticas.
Tópicos relacionados
- Potencial padrão de redução
- Células a combustível microbianas
- Associação de pilhas em série
- Reações de oxidação do acetato
Enunciado
TEXTO I
Biocélulas combustíveis são uma alternativa tecnológica para substituição das baterias convencionais. Em uma biocélula microbiológica, bactérias catalisam reações de oxidação de substratos orgânicos. Liberam elétrons produzidos na respiração celular para um eletrodo, onde fluem por um circuito elétrico até o cátodo do sistema, produzindo corrente elétrica. Uma reação típica que ocorre em biocélulas microbiológicas utiliza o acetato como substrato.
AQUINO NETO, S. Preparação e caracterização de bioanodos para biocélula a combustível etanol/O2 . Disponível em: www.teses.usp.br. Acesso em: 23 jun. 2015 (adaptado).
TEXTO II
Em sistemas bioeletroquímicos, os potenciais padrão (E°’) apresentam valores característicos. Para as biocélulas de acetato, considere as seguintes semirreações de redução e seus respectivos potenciais:
2 CO2 + 7H+ + 8e– → CH3COO– + 2H2O E°’ = -0,3 V
O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O E°’ = 0,8V.
SCOTT, K.; YU, E. H. Microbial electrochemical and fuel cells: fundamentals and applications. Woodhead Publishing Series in Energy, n. 88, 2016 (adaptado).
Nessas condições, qual é o número mínimo de biocélulas de acetato, ligadas em série, necessárias para se obter uma diferença de potencial de 4,4 V?
Alternativas
- A)
3
- B)
4
- C)
6
- D)
9
- E)
15
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Perguntas frequentes
O que é uma biocélula combustível microbiana?
É um dispositivo que utiliza bactérias para catalisar a oxidação de substratos orgânicos, gerando elétrons que fluem por um circuito externo, produzindo corrente elétrica.
Como calcular a diferença de potencial de uma célula eletroquímica?
A diferença de potencial é E_célula = E_cátodo - E_ânodo, considerando os potenciais padrão de redução das semirreações envolvidas.
O que significa associar pilhas em série?
Associar pilhas em série significa conectar o polo positivo de uma ao polo negativo da seguinte, somando as tensões individuais para obter uma tensão total maior.