Ejercicios: Corrosión, pilas de combustible y aplicaciones

Para proteger láminas de hierro frente a la corrosión ambiental se emplean recubrimientos metálicos como el galvanizado con cinc o los recubrimientos de cobre. Considerá una lámina de hierro galvanizada y otra recubierta con cobre sometidas a una raya accidental que expone el hierro base al aire húmedo:

1. a) Justificá cuál de los dos metales en contacto se oxidará preferentemente en la zona rayada de cada pieza a partir de los potenciales estándar: $E^\circ(\mathrm{Zn}^{2+}/\mathrm{Zn}) = -0{,}76\,\mathrm{V}$; $E^\circ(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}) = -0{,}44\,\mathrm{V}$; $E^\circ(\mathrm{Cu}^{2+}/\mathrm{Cu}) = +0{,}34\,\mathrm{V}$.
2. b) Indicá el mecanismo de protección que actúa en cada caso (protección por barrera o protección catódica de sacrificio).

Se analiza la huella de carbono asociada al uso de hidrógeno como vector energético para alimentar un colectivo (autobús) con pila de combustible que genera $1{,}00\,\mathrm{kWh}$ de energía eléctrica. La pila opera con un rendimiento eléctrico del $60{,}0\%$ respecto al poder calorífico superior del hidrógeno ($\Delta H^\circ = -285{,}8\,\mathrm{kJ}\cdot\mathrm{mol}^{-1}$ de $\mathrm{H}_2$, equivalente a $39{,}7\,\mathrm{kWh}\cdot\mathrm{kg}^{-1}$ de $\mathrm{H}_2$):

1. a) Calculá la masa de $\mathrm{H}_2$ en gramos consumida por la pila para producir $1{,}00\,\mathrm{kWh}$ eléctrico útil.
2. b) Si el hidrógeno es "gris", obtenido por reformado con vapor de gas natural ($\mathrm{CH}_4 + 2\,\mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{CO}_2 + 4\,\mathrm{H}_2$) con una emisión de $10{,}0\,\mathrm{kg}$ de $\mathrm{CO}_2$ por cada kilogramo de $\mathrm{H}_2$ producido en planta, determiná la masa de $\mathrm{CO}_2$ en gramos emitida por cada $\mathrm{kWh}$ eléctrico generado. Compará cualitativamente este valor frente al uso de hidrógeno "verde" obtenido por electrólisis alimentada con energía solar fotovoltaica. Distinguí emisiones directas de operación y emisiones del ciclo de vida; sin un factor de emisiones de fabricación y suministro no puede asignarse al hidrógeno verde una huella total numérica ni afirmarse que sea nula.