Vraag 24Een pleister voor stroom
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Onderzoekers hebben een pleister ontwikkeld die stroom kan opwekken als hij op de huid is geplakt. Op de pleister is een brandstofcel aangebracht. Met de geleverde energie kunnen bijvoorbeeld medische sensoren worden gevoed. De elektrodes van de brandstofcel zijn aangebracht op een onderlaag van een niet-geleidend polymeer. De vorming van dit polymeer uit de monomeren is in figuur 1 vereenvoudigd weergegeven. figuur 1 Op de uitwerkbijlage is het mechanisme van een van de stappen in de vorming van het polymeer onvolledig weergegeven.
Op de onderlaag zijn poreuze elektrodes aangebracht. Op de negatieve elektrodes is het enzym lactaat-oxidase (LOx) aanwezig. Op de positieve elektrodes is Ag O aangebracht. 2 In figuur 2 is schematisch weergegeven welke reacties in de elektrodes verlopen. figuur 2 Tijdens lichamelijke inspanning ontstaat in de spieren melkzuur (2-hydroxypropaanzuur, C H O ). Een deel van het melkzuur wordt met 3 6 3 het zweet uitgescheiden. In zweet bevinden zich hierdoor H + -ionen en lactaat-ionen (de zuurrest-ionen van melkzuur). Het enzym (LOx) maakt de omzetting van de lactaat-ionen naar C H O – -ionen mogelijk. 3 3 3
De onderzoekers hebben onderzocht hoe de stroomsterkte I afhangt van de concentratie lactaat. In figuur 3 zijn de resultaten van hun metingen vereenvoudigd weergegeven. figuur 3 Figuur 3 kan ook worden gelezen als een diagram waarin de reactiesnelheid van de omzetting van lactaat is uitgezet tegen de concentratie lactaat. Men zorgde ervoor dat tijdens het experiment de hoeveelheid Ag O en enzym niet veranderde. 2
In een praktijkproef werd een pleister op de arm van een sporter bevestigd. Tijdens lichamelijke inspanning werd gedurende 10 minuten gemiddeld een lading van 1,2·10 –3 C per seconde getransporteerd. Een mol elektronen heeft een lading van 9,65·10 4 C .
Bereken de massa in gram lactaat ( C H O – ) die in die tijd is omgezet. 3 5 3 Neem aan dat in de brandstofcel geen andere reacties optreden. Geef de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.