Pin nhiên liệu đang được đặc biệt quan tâm nghiên cứu vì tiềm năng sử dụng trong tương lai do có nhiều ưu điểm so với pin Galvani hiện nay. Dòng điện tạo ra trong pin do phản ứng oxi hoá nhiên liệu \(\left( {{{\rm{H}}_2},{\rm{C}}{{\rm{H}}_3}{\rm{OH}},{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}, \ldots } \right)\) bằng \({{\rm{O}}_2}\) của không khí. Ưu điểm của pin là sản sinh dòng điện với hiệu suất cao.

Cấu tạo và cơ chế hoạt động của pin nhiên liệu hydrogen như sau:

Phản ứng chung trong pin nhiên liệu hydrogen là

Pin quả chanh được thiếp lập gồm một dây Cu và dây Zn ghim vào một quả chanh và nối với bóng điện như hình bên. Bóng điện sáng đồng nghĩa với sự xuất hiện dòng điện. Bán phản ứng nào sau đây xảy ra ở cực dương?

Một máy điện sử dụng các pin nhiên liệu để phát điện với nguyên liệu là khí hydrogen và có hiệu suất điện là 56 % (nghĩa là có 56 % năng lượng của phản ứng chuyển hoá thành điện năng). Mỗi ngày nhà máy sản xuất được 500 kWh. Tính khối lượng (theo kg) khí hydrogen tiêu thụ? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười)

Cho biết: \(\Delta {\rm{fH}}_{298}^0\left( {{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}(l)} \right) =  - 285,84\;{\rm{kJ}} \cdot {\rm{mo}}{{\rm{l}}^{ - 1}};1{\rm{kWh}} = 3,{6.10^6}\;{\rm{J}};{{\rm{M}}_{{{\rm{H}}_2}}} = 2\;{\rm{g}}/{\rm{mol}}.\)

a. Thanh Zn là cực âm (anode) và thanh Cu là cực dương (cathode).

Một loại pin Li-ion hoạt động dựa trên phản ứng:

\({\rm{Li}}{{\rm{C}}_6}(s) + {\rm{Co}}{{\rm{O}}_2}(s) \to {\rm{LiCo}}{{\rm{O}}_2}(s) + {{\rm{C}}_6}(s)\)

có sức điện động chuẩn là \(3,80\;{\rm{V}}.\) Xác định điện năng \(({\rm{kWh}})\) lớn nhất mà pin đó có thể sản sinh khi chuyển hoá hết \(10\;{\rm{molCo}}{{\rm{O}}_2}.\) Biết \(1{\rm{kWh}} = 3,6 \cdot {10^6}\;{\rm{J}}.\)

(Làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)

Pin \(X - Y\) có sức điện động chuẩn là \(1,10\;{\rm{V}}\) với hai cặp oxi hoá - khử là \({{\rm{X}}^{2 + }}/{\rm{X}}\) và \({{\rm{Y}}^{2 + }}/{\rm{Y}}.\) Pin \({\rm{Y}} - {\rm{Z}}\) có sức điện động chuẩn là \(0,82\;{\rm{V}}\) với hai cặp oxi hoá - khử là \({{\rm{Y}}^{2 + }}/{\rm{Y}}\) và \({{\rm{Z}}^{2 + }}/{\rm{Z}}.\) Pin \({\rm{X}} - {\rm{Z}}\) (với hai cặp oxi hoá - khử là \({{\rm{X}}^{2 + }}/{\rm{X}}\) và \({{\rm{Z}}^{2 + }}/{\rm{Z}}\)) có sức điện động chuẩn là bao nhiêu volt \(({\rm{V}})\) ?

a. Trong các pin điện hoá, tại cực âm xảy ra quá trình oxi hoá.

Cho phản ứng: \({\rm{C}}{{\rm{H}}_4}(g) + 2{{\rm{O}}_2}(g) \to {\rm{C}}{{\rm{O}}_2}(g) + 2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}(l)\quad {\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{298}^0 =  - 880\;{\rm{kJ}}.\)

Nhà máy phát điện sử dụng pin nhiên liệu methane với hiệu suất điện là \(60\% \) (nghĩa là có \(60\% \) năng lượng của phản ứng chuyển hoá thành điện năng). Nếu một khu dân cư tiêu thụ 10000 kWh mỗi ngày và sử dụng khí methane để phát điện thì khối lượng methane tiêu thụ hàng ngày là bao nhiêu kg? (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị) Cho biết: \(1{\rm{kWh}} = 3,6 \cdot {10^6}\;{\rm{J}};{{\rm{M}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}}} = 16\;{\rm{g}}/{\rm{mol}}.\)