Questão 123 do ENEM 2024 — Química
A Solar Cell that is Triggered by Sun and Rain
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 (A de carga positiva e B de carga negativa) 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 de carga negativa) se movimente ao longo da superfície.
Ao produzir eletricidade em dias chuvosos, o grafeno
Resolução comentada
A questão trata de eletroquímica e do funcionamento de uma célula solar que gera energia também com chuva. A figura mostra uma camada fina de água com íons dissolvidos (cátions Am+ e ânions Bn-) sobre uma camada de grafeno, que contém elétrons móveis. O esquema indica alto potencial elétrico na região da água e baixo potencial no grafeno.
Perceba o mecanismo: os cátions da água de chuva ficam próximos da superfície do grafeno e interagem eletricamente com os elétrons que se movem nele. Essa separação de cargas (cátions de um lado, elétrons do outro) forma uma espécie de pseudocapacitor e cria uma diferença de potencial, que é o que permite gerar corrente elétrica. O grafeno, portanto, funciona como condutor de elétrons, e não como reagente.
Por isso, a opção correta é a que diz que o grafeno gera uma diferença de potencial pela interação dos elétrons com os cátions. Os distratores trazem erros típicos: dizer que o grafeno oxida os cátions é inverter a lógica, pois cátions já estão oxidados e, se reagissem, seriam reduzidos; falar em impedir a difusão da água ou em formar um compósito com os íons inventa funções que não aparecem no texto; e atribuir ao grafeno a diminuição da energia de ativação confunde o papel de catalisador com o de condutor de elétrons.