Glossar zur Wasserstoffinhalation: ml/min, LPM, PPM, PEM, H2/O2 und mehr
Angebote für Wasserstoffinhalationsgeräte und die dazugehörige Forschung greifen zugleich auf Begriffe aus mehreren verschiedenen Fachgebieten zurück: Atemgas-Durchflussraten, Konzentrationseinheiten für Teile pro Million, Elektrolysechemie und Grenzwerte für die Gassicherheit. Dieses Glossar erläutert die Begriffe, denen Sie wahrscheinlich auf einem Datenblatt oder in einer Studie begegnen, geordnet nach dem, was sie beschreiben. Außerdem erfahren Sie, welche Zahlen sich anhand einer Produktseite überprüfen lassen und welche lediglich Formulierungen sind. Einen umfassenderen Überblick darüber, was eine Sitzung tatsächlich beinhaltet, bevor Sie sich mit der Terminologie befassen, bietet der Leitfaden für Einsteiger zur Wasserstoff-Inhalationstherapie.
Am Ende dieser Seite können Sie unter anderem:
- eine Durchflussrate ohne Taschenrechner zwischen ml/min und LPM umrechnen.
- eine Konzentration von gelöstem Wasserstoff im Wasser von der Reinheit eines inhalierten Gasstroms unterscheiden.
- PEM und SPE als zwei Bezeichnungen für dieselbe membranbasierte Elektrolyse erkennen.
- eine überprüfbare Spezifikation von einer eindrucksvoll klingenden, aber nicht messbaren Formulierung unterscheiden.
Durchflussrate und Volumen: ml/min, LPM und Ausgabestufe
ml/min (Milliliter pro Minute) ist die Einheit, mit der die meisten Angebote für Wasserstoff-Inhalationsgeräte angeben, wie viel Gas ein Gerät pro Minute einer Sitzung erzeugt. Dabei handelt es sich um eine Rate, nicht um eine Gesamtmenge: Ein Gerät, das während einer 20-minütigen Sitzung mit 600 ml/min läuft, hat bis zum Ende insgesamt etwa 12 Liter Gas erzeugt – nicht insgesamt 600 ml.
LPM (Liter pro Minute) beschreibt dieselbe Art von Durchflussrate auf einer gröberen Skala. Da ein Liter 1.000 Millilitern entspricht, ist die Umrechnung zwischen den beiden Einheiten eine Rechenaufgabe und keine andere Messung: Teilen Sie einen Wert in ml/min durch 1.000, um LPM zu erhalten, oder multiplizieren Sie einen Wert in LPM mit 1.000, um ml/min zu erhalten. Eine Studie, die ihren Gasfluss in L/min angibt, und ein Angebot, das ml/min nennt, beschreiben dieselbe Art von Größe. Durch die Umrechnung lassen sich die Werte also direkt miteinander vergleichen, statt anzunehmen, sie seien nicht vergleichbar.
Ausgabestufe bezeichnet die konkrete Durchflussrate, auf die ein Gerät eingestellt ist. Der Hydrion Zenith bietet beispielsweise sieben Ausgabestufen von 300 bis 1.800 ml/min, jeweils im Modus für reinen Wasserstoff oder für ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch. Wenn Sie die Einheit kennen, können Sie diesen Bereich neben ein Studienprotokoll stellen, das in L/min angegeben ist, ohne das Verhältnis zwischen den beiden Werten erraten zu müssen.
Schnelle Umrechnung: ml/min in LPM
| ml/min | LPM |
|---|---|
| 300 | 0,3 |
| 600 | 0,6 |
| 900 | 0,9 |
| 1.200 | 1,2 |
| 1.500 | 1,5 |
| 1.800 | 1,8 |
Konzentration und Reinheit: PPM, PPB und der Wert von 99,99 %
PPM (Teile pro Million) und PPB (Teile pro Milliarde) geben beide eine sehr geringe Konzentration an: Ein Teil pro Million ist ein Teil von einer Million, und ein Teil pro Milliarde ist ein Teil von einer Milliarde. Daher entspricht 1 PPM 1.000 PPB (Quelle: Parts-per-Notation). Bei Hydrions Produkten für Trinkwasser, wie den Wasserstoff-Wasserflaschen, -Tabletten und dem Wasserkrug, wird die Konzentration des im Wasser gelösten Wasserstoffs mit diesen Einheiten angegeben, denn genau das misst ein Messgerät für gelöste Gase.
Der Wert für die Reinheit eines Inhalationsgeräts, beispielsweise die für die Ausgabe des Zenith angegebenen 99,99 %, misst etwas anderes: Er gibt an, welcher Anteil des aus dem Gerät austretenden Gasstroms tatsächlich H2 ist und welcher Anteil aus Restwasserdampf oder anderen Nebenprodukten der Elektrolyse besteht. Ein Reinheitswert in Prozent sagt Ihnen nicht, wie viel Gas Sie erhalten, wie es ein PPM- oder PPB-Wert bei gelöstem Wasserstoff im Wasser tut; er sagt Ihnen, wie rein dieses Gas ist. Eine ausführliche Erklärung der Bedeutung dieses Werts und wie er sich auf einem Datenblatt überprüfen lässt, finden Sie unter 99,99 % Wasserstoffreinheit – erklärt.
Wie das Gas hergestellt wird: Elektrolyse, PEM und SPE
Elektrolyse ist das Verfahren, bei dem Wasser mithilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. In einem PEM (Protonenaustauschmembran, auch Polymer-Elektrolyt-Membran genannt) PEM-Elektrolyseur reagiert Wasser an einer Elektrode und setzt Sauerstoff sowie Wasserstoffionen frei. Die Membran lässt diese Ionen zur anderen Elektrode wandern, während die freigesetzten Elektronen durch den äußeren Stromkreis fließen. Auf der anderen Seite verbinden sich die Wasserstoffionen und Elektronen wieder und bilden Wasserstoffgas (Quelle: Wasserstoffproduktion: Elektrolyse). SPE (Festpolymer-Elektrolyt) ist eine zweite Bezeichnung für dieselbe Familie membranbasierter Elektrolyse. Wenn auf einem Datenblatt der eine und auf einem anderen der andere Begriff steht, bedeutet das also nicht, dass sich der zugrunde liegende Mechanismus unterscheidet.
Eine Platinbeschichtung auf der Membran ist die Katalysatorschicht, die dafür sorgt, dass die Reaktion über Tausende Betriebsstunden effizient abläuft. Sie ist ein Detail zur Haltbarkeit und Effizienz und für sich genommen keine Aussage über die Reinheit. Die vom Gerät vorgegebene Wasseranforderung, etwa destilliertes oder reines Wasser mit einem Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen von weniger als 3 PPM, besteht, weil die Elektrolysezelle empfindlich auf gelöste Mineralien reagiert: Der Mineralgehalt von Leitungswasser kann die Membran beeinträchtigen und ihre einwandfreie Funktion verkürzen.
Wo Sie den vollständigen Ablauf nachlesen können
Eine vollständige Erläuterung des Ablaufs der Membranreaktion finden Sie unter So funktionieren Wasserstoff-Wasserflaschen: SPE-/PEM-Elektrolyse einfach erklärt.
Reines H2, H2/O2-Gemisch und das Verhältnis 2:1
Die meisten Inhalationsgeräte bieten zwei Arten der Gasabgabe. Im Modus für reines H2 wird im Wesentlichen ausschließlich Wasserstoffgas erzeugt. Im Modus für ein H2+O2-Gemisch werden Wasserstoff und Sauerstoff zusammen erzeugt, üblicherweise im Verhältnis 2:1. Das entspricht einfach dem Verhältnis, in dem Wasser selbst zerlegt wird: Auf jedes Sauerstoffatom in einem Wassermolekül kommen zwei Wasserstoffatome. In klinischen und Labor-Inhalationsanordnungen wird am häufigsten dieselbe 2:1-Mischung untersucht, auch wenn die in veröffentlichten Studien verwendeten Durchflussraten je nach Protokoll stark variieren – von etwa 250 ml/min bis über 6 L/min (Quelle: Übersichtsarbeit zur Wasserstoffgas-Inhalation).
Inhalation durch zwei Personen bezeichnet ein Gerät mit zwei Anschlüssen für Nasenkanülen, über die zwei Personen während derselben Sitzung atmen können, ohne dass sich das Ausgabeverhältnis für eine der beiden Personen ändert. Der Zenith ist so konstruiert. Das ist ein Komfortmerkmal und ändert nichts daran, wie das Gas selbst erzeugt wird.
Da die Terminologie dieses Thema direkt berührt, gehört hier ein kurzer Sicherheitshinweis hin: In der oben zitierten Inhalationsforschung wird ein Wasserstoffanteil von etwa 4 % in einem Sauerstoffgemisch als einzuhaltende Obergrenze für die Entflammbarkeit behandelt. Das ist ein Grund dafür, dass Niedrigdosisprotokolle in der Literatur bei diesem Wert oder darunter bleiben. Anforderungen an die Belüftung und Grenzwerte für die Sitzungsdauer sind eigene Themen mit eigenen Berechnungen. Die vollständige Erklärung finden Sie daher unter Sicherheitsgrenzwerte für die Wasserstoff-Inhalation und Berechnung des Raumvolumens statt in einer verkürzten Fassung hier.
Der Hydrion Titan verwendet dieselbe Terminologie bei einer höheren festen Ausgabeleistung. Einen direkten Vergleich der beiden Geräte nach Ausgabebereich und Verhältnis finden Sie unter Zenith vs. Titan: Welches Wasserstoff-Inhalationsgerät passt zu Ihrem Setup?.
Welche Angaben sind Spezifikationen und welche Marketing?
Einige Angaben in einem Angebot für ein Wasserstoff-Inhalationsgerät beschreiben eine überprüfbare Zahl, andere vermitteln einen Eindruck. ml/min, LPM, PPM, PPB, Abmessungen, Gewicht und Gehäusematerial sind allesamt überprüfbare Spezifikationen: Jede davon ist eine Angabe auf der Produktseite, die sich grundsätzlich unabhängig verifizieren lässt. Spannung und Leistung in Watt gehören in dieselbe Kategorie: Sie beschreiben die erforderliche elektrische Eingangsspannung und den Stromverbrauch eines Geräts, beispielsweise bei einem Gerät mit 110–220 V und 50–60 Hz, dessen Leistungsaufnahme von 110 W bei der niedrigsten Ausgabestufe bis auf 450 W bei der höchsten steigt. Diese Werte sollten überprüft werden, wenn Sie sicherstellen müssen, dass die benötigte Spannung an Ihrem Wohnort unterstützt wird. Sie beschreiben jedoch die elektrische Leistungsaufnahme des Geräts und nicht, wie wirksam eine Sitzung ist.
Eine Formulierung wie „professionelle Qualität“ oder „Klinikqualität“ ist an keine bestimmte Zahl geknüpft. Es lohnt sich, nach der Spezifikation zu fragen, die diese Aussage belegen soll, bevor Sie sie mit einem anderen Angebot vergleichen. Molekularer Wasserstoff ist einfach die wissenschaftliche Bezeichnung für H2-Gas selbst, also für zwei miteinander verbundene Wasserstoffatome. Die Ausgabe eines Produkts als „molekularen Wasserstoff“ zu bezeichnen, ist korrekt, beschreibt aber, was das Gas ist, nicht, was es bewirkt. Die Bezeichnung allein ist daher kein Beleg für eine Wirkung.
Ein höherer PPB-, PPM- oder ml/min-Wert bedeutet ebenfalls nicht automatisch, dass die Einstellung oder das Produkt für Ihre Situation am besten geeignet ist. In den oben verlinkten Artikeln zu Reinheit und Gerätevergleich wird erläutert, wie sich diese Werte gegeneinander abwägen lassen. Mit diesem Wissen sollten das Datenblatt des Zenith mit seinen sieben Stufen oder die einzelne Zeile zur höheren Ausgabeleistung des Titan wie eine Reihe einfacher Zahlen wirken und nicht wie eine Wand aus unbekannten Abkürzungen.