氫眼所見尋找有緣的氫能人，有緣之人可添加微信“zen13480834343”
接上（第二篇）~（該技術路線的重點總結在文章尾部，請耐心看完）
9.能量和熱量平衡
上篇圖中給出的結果僅顯示了E-TAC循環第一步期間的電能消耗，該循環在環境溫度下進行，無需加熱。為了加速第二步的陽極再生反應，將陽極加熱至95℃。這會給總能量平衡帶來一些熱損失，工藝的第二步是放熱的。然而，由于E-TAC工藝的第一步是Vcell＜1.56 V的放熱，而第二步則是放熱步驟，因此在冷和熱步驟之間擺動產生的熱損失可以很小—通過嚴謹的熱管理和熱組件的熱絕緣，以及增加陽極的容量，使氧氣生成過程中釋放的熱量補償任何其他的熱損失。因此認為，該熱損失將增加不超過2 kWh/kgH2。
10.E-TAC方法的優點
E-TAC過程在無膜單元中分解水，在不同時間上分離生成氫和氧。這就產生了無膜電解與傳統電解水相比的幾個一般的優勢。這包括較低的材料和組裝成本，這源于設備復雜性的降低；降低維護成本；對電解液中的雜質和不良操作條件(傳統方式通常會污染膜)有較高的容忍度；在非危險緩沖溶液中操作的可能性，也提高了操作的安全性，同時允許使用低成本的催化劑和/或其他材料。在E-TAC過程中避免了質子交換膜(PEM)/堿性電解中的H2/O2跨膜/分離器的問題6，為部分負載水分離和高壓制氫鋪平了道路。
E-TAC程序的另一個關鍵優點是效率高。通過使用氫氧化鎳的單電子氧化機理來處理四電子OER，并將水氧化分為單獨的單電子電化學和熱激活化學步驟，能夠將陽極電位降低到與其他研究所報道的最好的水氧化催化劑競爭的水平。進一步指出，使用Ni(OH)2/NiO(OH)氧化還原偶作為輔助電極來解耦水的氧化和還原反應，E-TAC工藝的效率大大高于以前的報道。這是因為，在E-TAC的方法中，在改性陽極上，通過Ni(OH)2/NiO(OH)和水的反應自發生成氧氣，而不需要任何外部電源的電極極化。相比之下，在之前的報道中，當Ni(OH)2/NiO(OH)輔助電極放電時，通過極化在標準陽極上電化學生成氧。E-TAC的陽極設計使水能夠滲透到NiO(OH)位點，鈷的加入提高了電子和質子的導電性，同時陰極移動了Ni+2/ Ni+3氧化還原電位，從而實現了這種化學反應。
之前有人曾提出過一種結合電化學和化學反應的類似方法。它使用了一種分子氧化還原介質，其作用類似于E-TAC方案中的Ni(OH)2/NiO(OH)陽極。與之前需要使用離子交換膜來防止自放電的方法不同，使用固體氧化還原介質(Ni(OH)2/NiO(OH)陽極)來防止帶電物種在陽極和陰極之間交叉，從而消除了對膜的需要。此外，文獻中報道的可溶氧化還原介質在酸性溶液中工作，因此需要PGM催化劑，如鉑。相比之下，固體氧化還原介質可在堿性溶液中工作，使其能夠使用低成本、地球上豐富的催化劑。最后，E-TAC的方法取代了傳統的水氧化反應，它比質子還原有更高的過電位，從而獲得了比以往研究更高的效率。下表比較了E-TAC工藝的電化學效率（即電池電壓）與其他關于去耦水分解，以及使用champion催化劑的堿性電解，以及商用堿性電解槽和PEM電解槽。
目前，E-TAC陽極提供高達200 mA/ cm2的標稱電流密度、在商業化使地用堿性水電解的電密下限。要獲得更高的電流密度，需要使用高比表面積襯底進行進一步優化，并優化陽極制造工藝。值得注意的是，E-TAC的陽極和電解陽極之間的間接比較是困難的，因為E-TAC過程發生在活性Ni0.9Co0.1(OH)2層的體積內，而在傳統電解中，只有陽極的表面水氧化催化劑參與反應。使用相同的基底和測量條件，與基準水氧化催化劑（NiFe-LDH）進行直接比較，結果表明，E-TAC的陽極的操作電位低于水氧化催化劑的操作電位。
三、結論：
隨著全球對間歇性可再生電力的日益利用，高效可行的儲存過剩能源的方法將變得越來越重要。E-TAC工藝表明，水在近乎熱中性的條件下分解確實是可能的，可以探索許多途徑來進一步優化這一工藝。通過設計優化的陽極材料，可以改善電化學性能和擴散動力學，如鈷的添加。這些陽極可以進一步設計，以承受高壓，用于加壓制氫。這導致了在運輸加氣站、化學合成和能源存儲結合燃料電池系統的應用。E-TAC方法對中性pH值的含碳酸電解質是耐受的，這比強堿KOH溶液的危害要小得多。此外，這導致了在類似的無膜電池中CO2還原與陽極氧化耦合的潛力，通過在空間和時間上將CO2還原與氧氣生成分離，從而增強產物分離的額外好處。這樣的方法為高效利用能源的電解化工生產打開了大門。
整個工藝中用到的原物料、化學品、電極加工等的方式詳見下面圖片內容，就不再展開描述了。想要了解的可索取原文！
編者結語：
1.目前宣傳或者學術層面E-TAC的顯著特點：
1）無膜：和傳統的電解設備對比，沒有隔膜或者交換膜等。
2）安全：氫氣/氧氣不同步產生，避免兩者混合在一起的可能性。
3）效率：基于低電位電氫轉換效率超過95%。
4）高壓：無膜結構等理論上有助于產生更高壓力的氣體輸出。
5）可在強堿以及近中性的鹽溶液下進行工作。
2.疑問點：
1）貌似是在比較低的電密下運行！目前常規堿性路線上在200mA/cm2以內的電密下做到1.7V的電解電壓不算太難。
2）制氧單元（再生單元）95攝氏度的溫度熱源來源能耗2 kWh/kgH2是否有合理評估？
3）Ni0.9Co0.1(OH)2這個的穩定性？
4）無隔膜的結構理論上低負載運行時是沒有安全問題的，但是動態響應能力還有待確認。
3.E-TAC的產品實現現狀：
1）有完成一天制氫100g氫氣的實驗裝置（大約1方左右）
2）目前正在開發更大的單體和多并聯裝置，具體進度不詳。
3）要看到完整的產品還是需要些時間。
4）比較受資本市場的青睞。
原文始發于微信公眾號（氫眼所見）：關于H2Pro這家電解水企業以及E-TAC技術路線的介紹（第三篇）
