Как работи бутилката за водородна вода? Поглед отвътре, стъпка по стъпка

Бутилката за водородна вода работи, като пропуска електрически ток през водата в основата ѝ и така разделя част от нея на водород и кислород. Мембрана във вътрешността на устройството държи двата газа разделени, докато се образуват; кислородът се отвежда по отделен път, а водородният газ се разтваря във водата, вместо да излиза под формата на мехурчета. Всичко това се случва автоматично, в затвореното пространство на едно малко устройство, в продължение на няколкото минути, през които цикълът протича след натискане на бутона.

В останалата част от статията ще разгледаме последователността етап по етап, като използваме фиксирания цикъл на Hydrion Core и двата режима на Hydrion Pulse като конкретни примери за това как всъщност работят частите и таймерът.

• Бутонът или сензорният екран указва на контролната платка коя запазена програма да изпълни; той не подава ток директно към електродите.
• Във водната камера постоянният ток разделя водните молекули при двойка електроди.
• Протонобменната мембрана пропуска през себе си заредените водородни йони, като държи молекулите на водорода и кислорода от различни страни.
• Отделеният страничен газ се отвежда от устройството, вместо да остава в камерата.
• Полученият по време на цикъла водороден газ се разтваря във водата около него; колкото по-дълго протича цикълът, толкова повече време е имал газът да се разтвори.

Какво се случва между натискането на бутона и момента, в който пиете водата

Отвън бутилката за водородна вода изглежда като едно затворено цяло с бутон и камера за вода. Вътре цикълът преминава през пет отделни етапа в определен ред: платката задейства процеса, водата се разделя при електродите, мембраната отделя двата образували се газа, страничният газ се отвежда, а водородът се разтваря във водата, която сте налели в камерата. Нито един от тези етапи не може да се наблюдава, а след натискането на бутона не е нужно да правите нищо. След като започне, цикълът протича самостоятелно толкова дълго, колкото е зададено за конкретната програма; по-долу ще разберем какво всъщност се случва на всеки етап.

Стъпка 1: контролната платка отчита натискането на бутона

Процесът започва с чувствителен на допир бутон или малък екран върху основата на бутилката. Натискането му не подава директно ток към електродите; то указва на контролната платка коя предварително зададена програма да изпълни, включително колко дълго да продължи цикълът. Това разграничение е важно, защото обяснява защо някои бутилки предлагат повече от една възможност с един бутон. Hydrion Pulse работи точно по този начин: едно натискане стартира петминутна програма, а две бързи последователни натискания стартират десетминутна програма. Бутонът избира между две запазени настройки, които платката вече знае как да изпълни; той не регулира електродите в реално време.

Стъпка 2: във вътрешността на електролизната клетка водата се разделя

След като платката задейства програма, тя пропуска постоянен ток през двойка електроди, разположени във водната камера. При единия електрод водните молекули отдават електрони и образуват кислород; при другия тези електрони се свързват с водородните йони, които вече се намират във водата, и образуват водороден газ. Това е обикновена електролиза на водата — същата реакция се използва при производството на водород за горивни клетки и в промишлеността — и за протичането ѝ са нужни само електричество и вода.

Тъй като електродите са във вода и през тях протича ток при многократни цикли, е необходимо да имат покритие, устойчиво на корозия. В зависимост от модела покритието е от платина, сплав от платина и иридий или титан с платиново покритие. Например в публикуваните спецификации на Hydrion Core са посочени платинено-иридиеви електроди, съчетани с камера с вместимост 300 мл и батерия, за която е посочено, че издържа приблизително 15 до 20 употреби с едно зареждане. Именно това позволява на двойката електроди да издържа на етапа на електролиза цикъл след цикъл.

Стъпка 3: мембраната държи двата газа разделени

Ако електролизата протичаше в открита вода, без нищо друго в камерата, водородът и кислородът, образувани при двата електрода, щяха да се смесят в едно и също пространство. Именно за това служи мембраната. Между електродите е разположена протонобменна мембрана, през която преминават заредените водородни йони, докато самите молекули на газовете са физически възпрепятствани да преминат. В резултат водородът се образува от едната страна на мембраната, а кислородът — от другата; разделя ги мембраната, а не разстоянието или времето.

Именно затова резултатът се описва като водород, разтворен във водата, а не като газ, който преминава през нея под формата на мехурчета: задачата на мембраната е конкретно да попречи на двата газа да се съединят отново или да се смесят в една и съща вода по едно и също време. Обикновена двойка електроди без мембрана не може да направи това сама.

Стъпка 4: накъде отива кислородът

След като се отдели от страната на водорода, газът, образуван при електрода, при който се отделя кислород, трябва да бъде отведен някъде. Вместо да остава в камерата и евентуално да се разтваря отново, той се отвежда извън устройството по отделен път, вграден в основата или капака. В продуктовите си страници Hydrion описва отвеждания газ като кислород, а в описанието на Core се споменава и наличие на следи от озон в този поток от странични продукти. Това описание представя разяснението на производителя за начина, по който работи вътрешното отвеждане; читателят не може да го провери, като огледа външната страна на бутилката, затова е разумно да го приемаме като посочена особеност на конструкцията, а не като резултат от независимо измерване.

Стъпка 5: разтваряне на водорода във водата, която ще пиете

Докато страничният газ се отвежда, водородният газ, образуван при другия електрод, се разтваря във водата, която все още се намира в камерата. Колкото по-дълго протича цикълът, толкова повече време е имал водородът да се разтвори; затова производителите посочват по-високи стойности в части на милиард за по-дългите програми, отколкото за по-кратките. Тези стойности са резултати, посочени въз основа на условията на изпитване на самия производител, а не числа, измерени независимо за тази статия. Затова приемайте посочената стойност в PPB като данните на производителя за конкретната продължителност на цикъла, а не като гаранция за всяка чаша.

След края на цикъла концентрацията на разтворения водород не остава същата за неопределено време; отчасти затова изпиването на водата скоро след края на цикъла е част от същата логика на дизайна, а не произволна инструкция. В тази статия за това колко дълго водородът остава във водата е разгледано какво се случва с концентрацията след завършването на цикъла на бутилката, затова няма да го повтаряме тук.

Какво всъщност управляват таймерът и броят натискания на бутона

Когато разгледаме петте етапа заедно, таймерът вече не изглежда като произволна настройка. При всяко натискане на бутона Hydrion Core изпълнява една и съща предварително зададена програма с продължителност под пет минути, като в рамките на този цикъл водата преминава през етапите на разделяне, отделяне чрез мембраната, отвеждане и насищане. Hydrion Pulse предлага избор между две запазени програми: едно натискане стартира петминутен цикъл, за който производителят посочва около 4 000 PPB, а две натискания — десетминутен цикъл, за който са посочени стойности до 8 000 PPB. И при двете бутилки с бутона се избира между програми, които вече са запазени в платката; той не дава на потребителя пряк контрол върху напрежението, тока или начина на работа на мембраната.

Тук е важно да разграничим две неща. По-дългият цикъл не е автоматично „по-добър“ за всеки случай; това е по-дълго протичане на същия процес и подходящата продължителност зависи от начина, по който читателят иска да използва водата, а не само от стойността в PPB. Затова в тази статия посочените стойности за Core и Pulse се представят като резултати, съобщени от производителя за конкретните им програми, а не като класация между двата модела. Читателите, които искат да разберат използваните единици или сравняват тази конструкция с мембрана с други подходи към електролизата, могат да намерят отговори на тези конкретни въпроси другаде: какво всъщност измерват PPB и PPM е отделна тема, а в сравнението на електролизата по SPE/PEM с конструкциите с една камера технологията на мембраната е разгледана по-подробно.

Частите, които виждате

След като разберете цикъла, връзката му с физическите части на бутилката е сравнително ясна. Камерата е мястото, в което налятата от вас вода остава през целия цикъл — от задействането до насищането. В основата се намират контролната платка и електролизната клетка, включително двойката електроди и мембраната между тях. Пътят за отвеждане на страничния газ е вграден в самата основа или в ръба на капака, а не е отделен аксесоар, който трябва да прикрепите. Не е нужно да отваряте или оглеждате нищо от това: всеки път, когато стартирате цикъл, петте етапа протичат вътре в затворената основа.

Ежедневните навици, като например колко вода да налеете, колко често да стартирате цикъл и как да почиствате и зареждате бутилката, са извън обхвата на тази статия. Ръководството за настройване и използване на бутилка за водородна вода разглежда подробно тази рутина, а читателите, които сравняват този тип бутилка със самостоятелен генератор на водородна вода или инхалатор, могат да научат по какво се различава тази конструкция от това обяснение за работата на генераторите на водородна вода.

След като петте етапа станат ясни като последователност, а не като процес в „черна кутия“, най-полезно е да проверите каква програма предлага вашата бутилка: един фиксиран цикъл като при Core или избор между две програми с различен брой натискания, както при Pulse. Когато знаете кой от двата типа имате, ще разберете какво всъщност ще направи едно натискане на бутона.