燃料電池の問題

質問

《問題文》電解液に水素イオン源としてリン酸水溶液を用い、十分量の酸素と水素が白金触媒をつけた多孔質電極を隔てて、電解液と接触している。ファラデー定数を「9,65×10^4 [C/mol]」として、次の問いに答えよ。(3)この燃料電池で水素1molが反応して得られる電気エネルギーはいくら（[J/mol]）か？《問題文終わり》

(1)(2)までは解けて、H2（水素）のmolは「1,86×10^(-2)」、この電池を5分間使用した際の電気エネルギーが「3,6×10^3 [J]」とまで出ました。でも、その次の回答が、

((1)式とおきます →)「3,6×10^3 [J] / 1,86×10^(-2)」と計算しています。これが不思議なんです。

この電気エネルギー「3,6×10^3 [J]」って電池全体の値じゃないですか？
この反応には水素、水、酸素、電子などが関わっていますよね。
つまり、これら個々の出す電気エネルギーはそれぞれ異なるのではないでしょうか？
だから、単純に(1)式のように水素、水、酸素、電子などの電気エネルギーをひっくるめたものを、H2のmolで割ってはいけないのではないのでしょうか？？

これって求めたい単位がこれ→[J/mol]だから単純に割ってるだけなのでしょうか？

解説が適当に流してあってよく分かりません。何を言っているのか分からないかもしれませんが、宜しくお願いします。

回答No.3

hg3 · ベストアンサー

補足確認しました。

＞、「水素(H2)1molが出す電気エネルギーを求めているのではなく、 水素(H2)1molが反応した時の電子(e-)の電気エネルギーを求めている」ということでしょうか？

問題をよく読みましょう。
「(3)この燃料電池で水素1molが反応して得られる電気エネルギーはいくらか？」
です。
燃料電池の性能によって、同じ水素量でも、発生する電気エネルギーは変わりますよね。
この問題の条件に当てはまる燃料電池を用いた場合に発生する電気エネルギーがどのくらいかを求めるということです。

そもそも、水素1molが酸素と反応した時に、発生するエネルギー（＝燃焼熱といいます）は決まっています。
H2＋1/2 O2→ H2O　＋285.83kJ/mol
です。
水素と酸素を単純に反応させただけなら、単に燃えるだけですから、電気エネルギーでなく熱エネルギーが発生します。つまり285.83kJ/molはすべて熱となります。
燃料電池という特殊な仕組みによって、この反応で発生する285.83kJ/molのエネルギーの内、一部が熱ではなく電気エネルギーとして取り出せるということです。

回答No.2

hg3

式が間違っておりました。
訂正します。

H2＋1/2 O2→H2O＋電気エネルギー

です。

回答No.1

hg3

燃料電池というのは、水素と酸素が反応して、水と電気を発生させるものです。
水素、水、酸素、電子などが個々に電気エネルギーを出すわけではありません。

式で表せば、
H2＋O2→H2O＋電気エネルギー
です。
反応する水素を2倍にすれば、当然、発生する電気エネルギーも2倍になります。

この問題では、水素が1,86×10^(-2)molの時、3,6×10^3 [J]の電気エネルギーが発生するのだから、
3,6×10^3 [J]÷1,86×10^(-2)mol
を計算すれば、1molの水素が反応した時の電気エネルギーが計算できるということです。

補足

解答ありがとうございます。

つまり、「水素(H2)1molが出す電気エネルギーを求めているのではなく、 水素(H2)1molが反応した時の電子(e-)の電気エネルギーを求めている」ということでしょうか？

でも、それなら水素1molが反応すれば電子(e-)が2mol出てくる(H2 → 2H+ + 2e-)訳ですから、3,73×10^(-2)で割ればいいのではないのですか？