Introduction to the Principles of Electrochemistry through an Affordable Hands-on Electrochemical CO<sub>2</sub> Reduction Experiment
Notice bibliographique
Résumé
We are grateful for the invitation to this session by Prof. Alice H. Suroviec. Electrochemical conversion of CO2 to useful chemicals and synthetic electrochemistry in general are rapidly developing and expanding areas of research and industrial application, which necessitates developing undergraduate curricula that will help students build and retain a strong foundational knowledge in this area of chemistry. Currently, there is a limited set of electrochemistry experiments that undergraduate students are typically exposed to in the laboratory, and synthetic electrochemistry is generally limited to water electroreduction to generate hydrogen gas. As a result, students develop limited knowledge, interest and appreciation of synthetic electrochemistry. At the same time, students today are more inclined to learn about methods and concepts that are important for climate action and sustainable development. With this motivation in mind, we developed a laboratory experiment designed to actively engage students in the learning process and help them understand synthetic electrochemistry through a hands-on experience involving CO2 electroreduction. In general, CO2 electroreduction can yield many different chemicals and requires complex and expensive electrochemical workstation and analytical instrumentation to identify and quantify the products, making it prohibitive for wide adaptation in undergraduate laboratories. Here, we propose a simple and affordable setup that still allows students to directly experience all the necessary steps of the process. The proposed laboratory experiment involves testing the performance of different cathodic electrocatalysts in CO2 reduction reaction conducted in a DIY divided electrochemical cell by measuring the produced CO gas with a CO meter using affordable and broadly available supplies. The students learn the importance of the electrocatalyst composition by changing the material of the cathode and observing different amounts of CO produced or the absence of CO when using the electrode selective for only water reduction. They learn about the influence of the applied potential on the reaction rate by changing the battery voltage and observing the quantitative difference in the produced gas. The experiment is designed to be safe when conducted on a standard laboratory bench (i.e., carbon monoxide concentrations outside of the cell are below the threshold of a standard CO detector).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,031 | 0,010 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».