Lav brintvand selv: Sikre metoder og risikable tricks (derfor er batterielektrolyse en dårlig idé)

Hvis du er stødt på en video eller et forumindlæg, der viser et 9-voltsbatteri eller et bilbatteri sænket ned i et glas saltvand for at lave "hjemmelavet hydrogenvand", er det ærlige svar, at det ikke er en sikker måde at tilsætte hydrogen til vand, du har tænkt dig at drikke. Når man sender elektrisk strøm gennem postevand, spaltes noget af vandet ganske rigtigt til hydrogen og oxygen, men almindeligt postevand indeholder næsten altid klorid, og husholdningsledninger og batterier er ikke lavet til dette formål. Når man kombinerer de to forhold, er et eksperiment på køkkenbordet ikke længere en genvej til hydrogenvand, men en kilde til klorgas og en uventileret, brandfarlig gasblanding.

• Strøm gennem vand kan frigive hydrogen, men kloridet, der allerede findes i postevandet (og i eventuelt tilsat salt), reagerer typisk ved den positive elektrode før oxygen og danner i stedet klor.
• Almindelige elektrodematerialer som stål, aluminium eller kobber er ikke de inerte metaller, der bruges i kontrolleret elektrolyseudstyr, så selve elektroden kan indgå i reaktionen i stedet for at forblive neutral.
• Hydrogen og oxygen, der frigives sammen i den åbne luft, kan ophobes som en blanding, der forbliver brandfarlig over et usædvanligt bredt koncentrationsinterval. Derfor holdes de to gasser adskilt og ventileres i industrielt udstyr.
• En hydrogentablet baseret på magnesium sætter gang i den samme grundlæggende reaktion – metal reagerer med vand – i en afgrænset, selvbegrænsende form, der ikke kræver elektricitet, ledninger eller tilsat salt.

Hvorfor folk prøver at lave hydrogenvand med et batteri

Det er let at forstå, hvorfor det virker tillokkende: Et batteri, to ledninger og et glas, du allerede ejer, ligner et gratis alternativ til en hydrogenvandflaske, -kande eller -generator. I de fleste udgaver af tricket tilsætter man først en knivspids bordsalt eller bagepulver til vandet, fordi man ræsonnerer, at almindeligt postevand ikke leder strøm godt nok i sig selv, og at de tilsatte ioner får strømmen til at løbe hurtigere og boblerne til at dannes hurtigere. Hvis man kun ser på prisen, holder den logik. Men den tager ikke højde for, hvad det tilsatte salt og det blottede metal faktisk gør ved vandet rent kemisk. Det er spørgsmålet, denne artikel besvarer – ikke om opsætningen er billig eller nem at samle.

Hvad der faktisk sker, når man sender strøm gennem postevand

Det er muligt at spalte vand ved at sende jævnstrøm gennem det: Der dannes hydrogengas ved den negative elektrode (katoden) og oxygen ved den positive elektrode (anoden) (kilde: Elektrolyse af vand). Det er ægte kemi, og det er også den grundlæggende proces bag SPE/PEM-membranerne i en korrekt konstrueret hydrogenvandflaske. Forskellen på en kontrolleret flaske og et åbent glas med to løse ledninger handler om, hvad der ellers er i vandet, og hvad elektroderne er lavet af.

Hvorfor salt gør det værre, ikke bedre

Både postevand og eventuelt tilsat bordsalt tilfører kloridioner, og ved anoden oxideres kloridionerne før vandet. Derfor er den gas, der dannes dér, klor i stedet for oxygen (kilde: Elektrolyse af vand). Det er ikke en ubetydelig sidereaktion: Det er den samme kemi, industrien bevidst bruger i klor-alkaliprocessen til at fremstille klorgas af saltvand. Det er netop derfor, processen foregår i forseglede, specialbyggede celler og ikke i en åben beholder (kilde: Klor-alkaliprocessen). Når man tilsætter salt til et gør-det-selv-setup for at få boblerne til at komme hurtigere, tilsætter man rent kemisk den ingrediens, der fremmer dannelsen af klor frem for ren gasudvikling.

Hvorfor elektrodematerialet er vigtigt

Udstyr, der skal producere rent hydrogen eller oxygen, bruger inerte elektrodematerialer, såsom platin eller en platiniseret/belagt titaniumanode, netop fordi disse metaller ikke reagerer med vandet eller de gasser, der dannes (kilde: Klor-alkaliprocessen). En papirclips af stål, en strimmel aluminiumsfolie eller polerne på et bilbatteri er ikke nogen af disse materialer. Når almindeligt metal befinder sig i vand, som der løber elektrisk strøm igennem, kan selve metallet indgå i reaktionen og afgive metalioner til vandet oven i det klor, kloridionerne allerede har dannet. Ingen af delene er noget, man kan se eller smage, mens det sker, og det er en af grundene til, at opsætningen ser harmløs ud, mens den kører.

De to farer, det skaber: klor og en uventileret gasblanding

Den første fare er selve kloren. Klorgas er ekstremt farlig og giftig for de fleste levende organismer (kilde: Klor), og det er grund nok til at betragte en reaktion på køkkenbordet, der producerer den, som noget, man skal stoppe – ikke noget, man skal fortsætte i et lukket rum. Hvis der kommer en svag kemisk lugt fra et glas på køkkenbordet, er det et tegn på, at reaktionen foregår, ikke en kosmetisk bivirkning, man kan ignorere.

Den anden fare er selve gasblandingen. Hydrogen har et usædvanligt bredt brændbarhedsområde i luft, cirka 4 % til 75 % efter volumen, sammenlignet med for eksempel benzindamp, som kun er brandfarlig inden for et langt snævrere interval (kilde: Hydrogensikkerhed). Industrielt elektrolyseudstyr er konstrueret til at holde hydrogen og oxygen fysisk adskilt og ventileret, netop af den grund: I en dokumenteret hændelse i 1975 lækkede hydrogen ind i en oxygenledning, efter at en elektrolysecelle brød sammen, og de to gasser fik lov til at blande sig (kilde: Hydrogensikkerhed). Et åbent glas med to ledninger stukket ned i lader begge gasser stige direkte op i luften omkring det, hvilket er en væsentligt anderledes situation end et lukket apparat, der er konstrueret omkring den samme grundlæggende kemi.

Hvordan en hydrogentablet bruger den samme grundlæggende kemi på en sikker måde

En hydrogentablet baseret på magnesium bygger på den samme type reaktion – metal reagerer med vand – men griber det an fra den modsatte retning. Magnesiummetal reagerer med vand og danner magnesiumhydroxid og hydrogengas, og reaktionen er selvbegrænsende, fordi det magnesiumhydroxid, der dannes, lægger sig på metallets overflade og gradvist bremser den videre reaktion (kilde: Magnesium). Hele processen drives af tablettens egen kemi: Den bygger på reaktionen mellem metallet og det vand, tabletten lægges i, og aftager af sig selv, efterhånden som overfladelaget opbygges.

I Hydrion H2-tabletten er magnesium specifikt kombineret med æblesyre og vinsyre, som styrer, hvor hurtigt tabletten opløses, når den kommer i et glas vand. Produktets egne instruktioner siger, at man skal lægge én tablet i 500 ml vand uden at tilsætte andet. Hvis du vil have en fuld gennemgang af, hvad sådan en tablet indeholder, og hvorfor, gennemgår denne gennemgang af, hvad hydrogentabletter faktisk indeholder ingredienserne mere indgående, og denne forklaring på, hvad "8 PPM" egentlig betyder gennemgår, hvad tallet på etiketten faktisk måler. Hvis du vil vide mere om dosering og daglig brug af tabletter frem for kemi, er den dedikerede guide til tabletter mere relevant læsning. Den vigtige forskel her er ikke slagordet "tablet god, batteri dårligt"; det er, at et fremstillet produkt med ét bestemt formål, som er beregnet til kontakt med drikkevand, opfører sig forudsigeligt, mens et batteri og et par ledninger, der genbruges til et helt andet formål, ikke gør.

En hurtig måde at skelne en sikker metode fra en risikabel

De samme fire spørgsmål er relevante langt ud over netop denne sammenligning, og det er værd at huske dem, når en ny metode til at "lave det selv" dukker op på nettet:

• Er reaktionen lukket eller afgrænset, eller foregår den i et åbent glas med blotlagt metal i vandet?
• Kræver metoden en ekstern strømkilde og ledninger, eller drives den af sin egen kemi, når man tilsætter vand?
• Er genstanden designet og testet til kontakt med drikkevand, eller genbruges den fra et andet formål, såsom et batteri, startkabler eller en telefonoplader?
• Kræver metoden, at man tilsætter salt eller et andet tilsætningsstof for at få den til at "virke hurtigere"? Det er ofte et tegn på, at man fremmer en uønsket sidereaktion, ikke en nyttig en.

Vurder enhver idé til hjemmelavet hydrogenvand med de fire spørgsmål, før du prøver den, i stedet for at bedømme den på prisen eller på, hvor overbevisende boblerne ser ud. Denne sammenligning af de legitime metoder – tabletter, magnesiumstænger, flasker, kander og maskiner – er stedet at gå hen, hvis du prøver at finde ud af, hvilken metode der passer til din rutine, når du har udelukket at improvisere et elektrisk kredsløb.

Intet af dette betyder, at der er grund til at være på vagt over for hydrogenvand i sig selv; det betyder, at batteri-og-ledningsmetoden er den forkerte måde at fremstille det på. Hvis dit egentlige spørgsmål handler om, hvor sikkert det er at drikke hydrogenvand, når det er fremstillet korrekt, og ikke om denne specifikke gør-det-selv-metode, besvarer guiden til sikkerhed ved hydrogenvand det separat. Hvis du lige har set, hvorfor et improviseret kredsløb er det forkerte værktøj til opgaven, er en tablet, der udfører den samme magnesium-og-vand-reaktion i en lukket form med ét bestemt formål, et mere direkte næste skridt, eftersom den slet ikke kræver ledninger eller elektroder, du skal bekymre dig om.