Untitled Document

แนวคำตอบข้อ 1

เซลล์เชื้อเพลิงเป็นเซลล์กัลวานิกแบบปฐมภูมิ เพราะปฏิกิริยาเคมีที่เกิดภายในเซลล์ สามารถทำให้เกิดไฟฟ้านั้นเป็นปฏิกิริยาที่ไม่ผันกลับ ไม่สามารถอัดไฟฟ้าเข้าไปเพื่อให้เซลล์เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้

แนวคำตอบข้อ 2

ผลิตภัณฑ์ของเซลล์เชื้อเพลิงที่นักบินอวกาศใช้คือน้ำดื่ม
เซลล์เชื้อเพลิงที่นักวิทยาศาสตร์เลือกใช้ในกระสวยอวกาศคือเซลล์เชื้อเพลิงแบบอัลคาไลน์
ซึ่งปฏิกิริยาเคมีของเซลล์เชื้อเพลิงแบบอัลคาไลน์คือ
               แอโนด: H₂(g) + 2OH^-(aq) -> 2H₂O(l) + 2e^-
               แคโทด: 1/2O₂(g) + H₂O(l) + 2e^- -> 2OH^-(aq)
               ปฏิกิริยาของเซลล์: H₂(g) + 1/2O₂(g) -> H₂O(l)
ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือน้ำดื่ม

แนวคำตอบข้อ 3

ข้อดีของเซลล์เชื้อเพลิงที่เหนือกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น คือ
1. ประสิทธิภาพสูง เซลล์เชื้อเพลิงมีประสิทธิภาพสูงถึง 70% ประมาณ 2 เท่าของประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ชนิดเผาไหม้ภายใน
2. เป็นแหล่งพลังงานสะอาด ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ เพราะผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาคือน้ำ

แนวคำตอบข้อ 4

ลักษณะที่เหมือนกันของเซลล์เชื้อเพลิงทุกประเภทคือ
1. ปฏิกิริยารวมของเซลล์ H₂ + O₂ -> H₂ O + พลังงาน
2. องค์ประกอบหลักของเซลล์เชื้อเพลิง คือ ขั้วแอโนด(ขั้วลบ), ขั้วแคโทด(ขั้วบวก) และสารละลายอิเล็กโทรไลต์

แนวคำตอบข้อ 5

นักวิจัยแก้ปัญหาเรื่องการกักเก็บแก๊สไฮโดรเจนโดยผลิตอุปกรณ์ชนิดหนึ่ง เรียกว่า รีฟอร์มเมอร์ (reformer) มีหน้าที่เปลี่ยนสารไฮโดรคาร์บอน(เมทานอล, แก๊สโพรเพน) หรือแอลกอฮอล์ให้เป็นไฮโดรเจน

แนวคำตอบข้อ 6

        ที่ขั้วแอโนด ให้แก๊สไฮโดรเจนเข้าไป แก๊สไฮโดรเจนถูกเร่งด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาให้ไฮโดรเจนไอออนกับอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนถูกส่งผ่านออกไปยังขั้วไฟฟ้าเป็นกระแสไฟฟ้า จากนั้นเคลื่อนที่ไปยังขั้วแคโทด ดังสมการ
                                             2H₂ 4H⁺+ 4e^-
          ที่ขั้วแคโทด ให้แก๊สออกซิเจนจากอากาศเข้าไปที่ขั้วแคโทด เมื่อไฮโดรเจนไอออนกับอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่มายังขั้วแคโทดทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนจากอากาศที่ให้เข้าไปเกิดเป็นโมเลกุลของน้ำ โดยอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งทำจากแพลตินัม จะเกิดปฏิกิริยารีดักชันได้น้ำบริสุทธิ์ออกมา ดังสมการ
                                             4H⁺ + 4e^- + O₂ 2H₂O

แนวคำตอบข้อ 7

     ปฏิกิริยาเคมีของเซลล์เชื้อเพลิงแบบอัลคาไลน์
                              แอโนด: H₂(g) + 2OH^-(aq) -> 2H₂O(l) + 2e^-
                              แคโทด: 1/2O₂(g) + H₂O(l) + 2e^- -> 2OH^-(aq)
      ศักย์รีดักชันมาตรฐานที่ 25 ^๐C

ครึ่งปฏิกิริยา	E^๐(V)
2H₂O(l) + 2e^- -> H₂(g) + 2OH^-(aq)	-0.83
O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e^- -> 4OH^-(aq)	+0.40

หลักการหาค่า  E^๐_{เซลล์}
     1. ที่แอโนดเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ส่วนที่แคโทดเกิดปฏิกิริยารีดักชัน
     2. เมื่อกลับสมการค่า เปลี่ยนเครื่องหมาย  E^๐_{เซลล์}
                              แอโนด: H₂(g) + 2OH^-(aq) -> 2H₂O(l) + 2e^-

ครึ่งปฏิกิริยา	E^๐(V)
2H₂O(l) + 2e^- -> H₂(g) + 2OH^-(aq)	-0.83
H₂(g) + 2OH^-(aq) -> 2H₂O(l) + 2e^-	+0.83

3. เมื่อคูณตัวเลขใด ๆ ในสมการ ค่า E^๐_{เซลล์} ไม่เปลี่ยนแปลง
แคโทด: 1/2O₂(g) + H₂O(l) + 2e^- -> 2OH^-(aq) จึงคูณ 2 เข้าไปเพื่อให้จะได้สมการเช่นเดียวกับในตารางศักย์รีัดักชัน

ครึ่งปฏิกิริยา	E^๐(V)
1/2O₂(g) + H₂O(l) + 2e^- -> 2OH^-(aq) (X 2)	+0.40
O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e^- -> 4OH^-(aq)	+0.40

                                                            E^๐_{เซลล์} = E^๐_{ออกซิเดชัน} + E^๐_{รีดักชัน}
                                                            E^๐_{เซลล์} = 0.83 V + 0.40 V
                                                            E^๐_{เซลล์} = 1.23 V
                              ค่า E^๐_{เซลล์} เป็นบวก ดังนั้น ปฏิกิริยาของเซลล์เกิดได้เองภายใต้สภาวะมาตรฐาน