ENEM 2018 · Ciências da Natureza · Questão 113

Question

Células solares à base de TiO₂ sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o TiO₂ é responsável por absorver a energia luminosa (hν), e o corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o TiO₂. Um esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas.

à esquerda, esquema da célula solar: a luz do Sol (hν) incide sobre o eletrodo de TiO₂ recoberto pelo corante, levando-o do estado S/S⁺ ao estado excitado S*, que injeta um elétron no TiO₂; esse elétron percorre o circuito externo, passa por um medidor e chega ao eletrodo de platina, enquanto o mediador de carga circula entre os eletrodos alternando entre I₃⁻ e I⁻. À direita, as quatro reações da sequência: (1) TiO₂|S + hν → TiO₂|S*; (2) TiO₂|S* → TiO₂|S⁺ + e⁻; (3) TiO₂|S⁺ + 3/2 I⁻ → TiO₂|S + 1/2 I₃⁻; (4) 1/2 I₃⁻ + e⁻ → 3/2 I⁻

LONGO, C.; DE PAOLI, M.-A. Dye-Sensitized Solar Cells: A Successful Combination of Materials. Journal of the Brazilian Chemical Society, n. 6, 2003 (adaptado).

A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois

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