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Questão de Química do ENEM 2024: Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno
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Placas solares comuns dependem de dias ensolarados para gerar energia. Mas podemos gerar eletricidade com a ajuda de gotas de chuva, revestindo placas solares com uma fina camada de grafeno. Os íons dissociados a partir da água da chuva (An+ e Bn−) tornam a combinação grafeno e água da chuva um par perfeito para geração de energia. O processo requer apenas uma camada de grafeno para que grande quantidade de elétrons (e−) se movimente ao longo da superfície.
Descrição da imagem (gerado por IA)
Ilustração esquemática de uma célula solar acionada por sol e chuva. À esquerda, uma nuvem azul com gotas de chuva caindo sobre uma estrutura em camadas. À direita, um detalhe ampliado mostra duas camadas: em cima, 'Camada fina de água' com íons B⁻ e Aᵐ⁺; embaixo, 'Camada fina de grafeno' com elétrons e⁻. Setas vermelhas indicam 'Alto potencial elétrico' na parte superior e 'Baixo potencial elétrico' na parte inferior. Abaixo, referência bibliográfica.
Textos contidos na imagem (gerado por IA)
Alto potencial elétrico Baixo potencial elétrico Camada fina de água Camada fina de grafeno B⁻ Aᵐ⁺ e⁻ TANG, Q. et al. A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain. Angewandte Chemie International Edition, n. 55, 2016 (adaptado).
Fonte: TANG, Q. et al. A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain. Angewandte Chemie International Edition, n. 55, 2016 (adaptado).
Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno
oxida os cátions dissolvidos na água da chuva.
impede a difusão da água através das placas solares.
diminui a energia de ativação da reação no pseudocapacitor.
forma um compósito não metálico com os íons na água da chuva.
gera uma diferença de potencial pela interação dos elétrons com os cátions.
O texto de apoio afirma que o processo exige apenas uma camada de grafeno para que uma grande quantidade de elétrons (e−) se movimente ao longo da superfície. Na figura, esses elétrons ficam na camada fina de grafeno, enquanto os íons vindos da chuva — cátions Am+ e ânions Bn− — permanecem na camada fina de água logo acima. Essa separação de cargas entre os elétrons do grafeno e os cátions da água cria uma região de alto potencial elétrico e outra de baixo potencial, isto é, uma diferença de potencial (tensão) que pode impulsionar corrente elétrica. Assim, ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno gera uma diferença de potencial justamente pela interação dos elétrons que se movem em sua superfície com os cátions dissolvidos na água da chuva.
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