Sesión 1

Se presenta una animación interactiva en la que se explica, primero de forma visual (en inglés), el funcionamiento de una pila eléctrica y su fundamento en reacciones de oxidación-reducción. Después, en la parte de simulación, el alumnado, trabajando en parejas con un ordenador o tablet, creará diferentes tipos de pilas cambiando los metales que forman el cátodo y el ánodo, creando una tabla como la que se adjunta como «Tabla I».

A continuación, se establecerá un coloquio en el grupo, en el que siguiendo la técnica «tormenta de ideas», se buscará cuáles son los posibles factores que determinan la elección de un determinado par de metales para fabricar una pila comercial. Con la guía del profesor, se mencionarán variables como:

• El precio de los metales.
• La masa de los mismos, en base a su masa atómica y el número de electrones que interviene en su oxidación/reducción.
• Su reactividad y el estado físico de los componentes. Una batería o pila flúor/litio tendría un potencial estándar muy alto. ¿Qué problemas presentaría?

Dado que es una sesión inicial, no se espera que se mencionen factores como la densidad de energía o la potencia, que son más difíciles de determinar.

A partir de las ideas planteadas, el alumnado trabajará en pequeños grupos. Inventarán una empresa de fabricación de pilas cuyo objetivo es desarrollar un nuevo tipo de pila que use un par de oxidación-reducción que no se haya usado nunca en pilas comerciales. Contarán, como documentación de apoyo, con una tabla de potenciales estándar de reducción y la información que se presenta en la página web del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico.

Elaborarán un sencillo informe en el que presentan su nueva pila, especialmente la composición de ánodo y cátodo, y las ventajas que pueda tener frente a los productos existentes.

Sesión 2

Comienza recuperando la entrada en la web del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico para recordar la diferencia entre pilas, acumuladores y baterías.

Trabajando en grupos, el alumnado elabora una tabla con los tipos de baterías que se usan en diferentes aplicaciones, incidiendo en la composición de ánodo y cátodo, los procesos de oxidación y reducción en los electrodos, potencial eléctrico estándar del par redox y fuerza electromotriz producida por la batería.

La tabla tiene diseño libre y se evaluará según la rúbrica adjunta.

Una vez realizadas las tablas, se hace una puesta en común para demostrar la prevalencia de las baterías de ion litio en la mayoría de las aplicaciones y especialmente en automoción.

Sesión 3

Para enlazar con la sesión anterior, se comienza recordando que las baterías de ion litio son las más utilizadas en la mayoría de aplicaciones, y especialmente en automoción. Para explicar las razones de esto se presentará información sobre este tipo de baterías en formato de presentación o vídeo interactivo y se resaltarán las características del litio que lo hacen ideal para la fabricación de baterías: baja densidad y bajo potencial de reducción, así como una alta reactividad que ha dificultado el desarrollo de baterías basadas en este metal.

Además, se explicará cómo en estas baterías no son los electrones los que fluyen a través del electrolito, sino los iones de litio.

Este vídeo será de tipo interactivo, y se progresará a medida que se respondan las cuestiones planteadas.

A continuación, y en pequeños grupos, se leerá el documento «UNCTAD: La demanda de materias primas para la fabricación de baterías para coches eléctricos crecerá rápidamente», para iniciar una reflexión sobre la necesidad de contar con determinadas materias primas para fabricar estas baterías, especialmente litio y cobalto. Seguidamente, los grupos analizarán diversas noticias de prensa y otros textos y elaborarán un informe sobre los problemas ambientales, geopolíticos y económicos que conlleva la explotación de estos metales. Este informe se evaluará con una rúbrica.

Antes de finalizar la sesión, se indicará al alumnado que visione un vídeo sobre el funcionamiento de las células de combustible de hidrógeno.

Sesión 4

Se inicia la sesión con la resolución de un breve cuestionario, quedando a criterio del docente que sea de manera colectiva o individual, con la intención de evaluar si el alumnado entiende el fundamento y funcionamiento de las células de combustible.

A continuación, se propondrá un ejercicio en el que el alumnado determinará la energía liberada por gramo de compuesto en una serie de reacciones. El objetivo del ejercicio es resaltar el alto contenido energético del hidrógeno por gramo, tanto a nivel de obtención de energía térmica como energía eléctrica.

Una vez presentados todos estos puntos positivos del hidrógeno como combustible, se planteará un debate, dirigido por el docente, sobre la idea de cómo es que aún no se ha generalizado el uso de hidrógeno como combustible en automoción.

Sesión 5

Se establece una comparativa entre las baterías de ion litio y las células de combustible de hidrógeno para alcanzar conclusiones sobre la tecnología que tiene más probabilidades de sustituir a los vehículos con motores de combustión interna en el futuro. Se pretende que el alumnado se informe sobre las ventajas y desventajas que presenta cada tecnología en el presente y las posibilidades de cada una de subsanar sus problemas en el futuro.

Para ello, realizarán la correspondiente búsqueda de información en la red y, trabajando en equipo, realizarán una infografía en la que se comparen ambas tecnologías, teniendo en cuenta factores como, por ejemplo:

• Aspectos medioambientales.
• Costes.
• Eficiencia energética.
• Autonomía del vehículo.
• Tiempos de repostaje.
• Almacenamiento y distribución.