Ist Wasserstoffwasser alkalisch? Was Elektrolyse mit dem pH-Wert macht (und was nicht)

Wasserstoffwasser ist keine Form von alkalischem Wasser. Gelöstes Wasserstoffgas durch SPE/PEM-Elektrolyse hinzuzufügen und den pH-Wert in Richtung des alkalischen Bereichs der Skala zu verschieben, sind zwei verschiedene Dinge. Eine gut konstruierte Wasserstoffwasser-Flasche bewirkt Ersteres, ohne Letzteres in nennenswertem Umfang zu tun. Bei unabhängigen Labortests mit dem Hydrion Core, einer Wasserstoffwasser-Flasche mit Membran, wurde im Ausgangswasser ein pH-Wert von 6,28 und im fertigen, mit Wasserstoff angereicherten Wasser ein pH-Wert von 6,33 gemessen: eine so geringe Verschiebung, dass sie innerhalb der normalen Schwankungsbreite von Test zu Test liegt und keine bedeutsame Annäherung an den alkalischen Bereich darstellt. Um zu verstehen, warum das so ist, lohnt sich ein kurzer Blick darauf, was der pH-Wert misst und worin sich die Elektrolyse in einer Wasserstoffwasser-Flasche von der Elektrolyse in einem alkalischen Ionisator unterscheidet.

• pH-Wert und Wasserstoffkonzentration sind voneinander unabhängige Größen. Eine Wasserstoffwasser-Flasche ist darauf ausgelegt, den Gehalt an gelöstem H2 zu erhöhen, nicht den Säure- oder Alkaligehalt des Wassers zu verändern.
• Alkalische Ionisatoren und SPE/PEM-Wasserstoffwasser-Flaschen nutzen beide Elektrolyse, aber für unterschiedliche Zwecke. Ein Ionisator soll Wasser in einen sauren und einen alkalischen Strom aufteilen. Eine Wasserstoffwasser-Flasche mit Membran lässt das Nebenproduktgas entweichen und hält das Trinkwasser in einem einzigen Strom.
• Die Messergebnisse bestätigen das. Bei Labortests mit dem Hydrion Core wurde zwischen dem Ausgangs- und dem Produktwasser eine Verschiebung um 0,05 pH-Einheiten festgestellt. Das bedeutet keine Verschiebung in den alkalischen Bereich.

Was der pH-Wert tatsächlich misst

Der pH-Wert beschreibt das Verhältnis von Wasserstoffionen (H+) zu Hydroxidionen (OH-) in einer Flüssigkeit auf einer Skala von 0 bis 14, wobei 7 den neutralen Mittelpunkt bildet (Quelle: USGS Water Science School). Ein Wert unter 7 bedeutet, dass das Wasser im Verhältnis zu den Hydroxidionen mehr freie Wasserstoffionen enthält. Das bezeichnen Chemiker als sauer. Ein Wert über 7 bedeutet das Gegenteil: mehr Hydroxidionen, also einen Wert auf der basischen oder alkalischen Seite der Skala. Das meiste Leitungswasser und die meisten abgefüllten Wässer liegen nahe an diesem neutralen Mittelpunkt, je nach Quelle meist irgendwo zwischen Mitte 6 und Mitte 8. Dieser Ausgangswert ist hier wichtig, denn von ihm geht jeder Elektrolyseprozess aus, bevor er etwas verändern kann.

All das sagt noch nichts über Wasserstoffgas aus. Der pH-Wert beschreibt das Ionenverhältnis, während molekularer Wasserstoff (H2) ein gelöstes Gas ist, das sich unabhängig von diesem Verhältnis verhält. Eine Flasche kann den Gehalt an gelöstem H2 deutlich erhöhen und dabei das Ionenverhältnis und damit den pH-Wert nahe am Ausgangswert belassen. Ob das tatsächlich geschieht, hängt davon ab, wie die Elektrolyse im Gerät aufgebaut ist. Genau diesen Mechanismus schauen wir uns als Nächstes an.

Warum alkalisches Wasser und Wasserstoffwasser oft verwechselt werden

Diese Verwechslung hat eine reale Vorgeschichte. Alkalische Wasserionisatoren nutzen Elektrolyse mit einer Ionenaustauschmembran, die das einströmende Wasser gezielt in zwei getrennte Ströme aufteilt: einen stärker sauren und einen stärker alkalischen. Der alkalische Strom wird zum Trinken aus dem Hahn geleitet (Quelle: Alkalisches Wasser, Wikipedia). Bei derselben Elektrolysereaktion entsteht an der Kathode auch etwas Wasserstoffgas als Nebenprodukt. Jahrelang wurden in der frühen Forschung zu Wasserstoff beobachtete Wirkungen der erhöhten Alkalität des Wassers zugeschrieben, da Ionisatoren ausdrücklich mit dieser Eigenschaft beworben wurden. Mit zunehmender Forschung zu molekularem Wasserstoff wurden immer mehr dieser Wirkungen dem beiläufig entstehenden H2-Gas statt der pH-Verschiebung selbst zugeschrieben. Denn das Trinken von alkalischem Wasser verändert den körpereigenen pH-Wert nicht, der unabhängig davon, was man trinkt, streng reguliert bleibt (ebenfalls laut der obigen Wikipedia-Zusammenfassung). Diese Vorgeschichte ist der direkte Grund dafür, dass mitunter angenommen wird, eine Wasserstoffwasser-Flasche funktioniere genauso wie ein alkalischer Ionisator: Für beide Produkte wird derselbe Begriff für den zugrunde liegenden Prozess verwendet – Elektrolyse –, obwohl die Geräte die Elektrolyse jeweils für unterschiedliche Zwecke einsetzen.

Was ein alkalischer Ionisator tatsächlich mit Wasser machen soll

Die Membran eines Ionisators dient dazu, das Wasser gezielt in jene beiden Ströme aufzuteilen. Das ist sein gesamter Konstruktionszweck, und der erhöhte pH-Wert des alkalischen Stroms, der oft mit einem Bereich von 8 bis 10 beworben wird, ist das Hauptmerkmal des Produkts. Eine Wasserstoffwasser-Flasche hat von Anfang an eine andere Aufgabe. Genau hier unterscheidet sich der Mechanismus.

Was die SPE/PEM-Elektrolyse anders macht

In einer SPE/PEM-Wasserstoffwasser-Flasche (Festpolymer-Elektrolyt / Protonenaustauschmembran) übernimmt die Membran eine begrenztere Aufgabe als die Membran eines Ionisators. Sie liegt zwischen zwei Elektroden und lässt nur Protonen hindurch. Das an der Anode entstehende Sauerstoffgas sowie mögliche Spuren von Ozon oder Chlor als Nebenprodukte werden über einen separaten Auslass abgeführt, statt wieder mit dem Trinkwasser vermischt zu werden (hier erfahren Sie mehr über den Mechanismus der SPE/PEM-Elektrolyse). Der Hydrion Core verwendet beispielsweise Platinelektroden mit diesem Protonenaustausch-Design, damit das Wasser in einem zusammenhängenden Strom bleibt und lediglich gelöstes Wasserstoffgas aufnimmt, statt wie bei einem Ionisator in zwei getrennte saure und alkalische Ströme aufgeteilt zu werden.

Diese Trennung ist auch der Grund, warum der Umgang mit Nebenprodukten über die Frage des pH-Werts hinaus wichtig ist. Ein Gerät ohne geeignete Membran oder mit einer undichten Abdichtung kann dazu führen, dass ein Teil dieser abgeführten Nebenprodukte zurück ins Wasser gelangt, statt zu entweichen. Das ist eine Frage der Reinheit und unterscheidet sich von der pH-Frage, die dieser Artikel behandelt. Eine Flasche kann einen pH-Test bestehen und dennoch daraufhin überprüft werden, wie gut sie die Nebenproduktgase isoliert. Das ist ein eigenes Konstruktionsmerkmal, das hier nicht behandelt wird.

Gemessener pH-Wert: Was Tests tatsächlich zeigen

Die Beschreibung des Mechanismus reicht nur bis zu einem gewissen Punkt. Deshalb lohnt sich ein Blick auf eine tatsächliche Messung, statt einfach etwas anzunehmen. Bei unabhängigen Labortests mit dem Hydrion Core wurde vor der Wasserstoffanreicherung für das Ausgangswasser ein pH-Wert von 6,28 und danach für das fertige Produktwasser ein pH-Wert von 6,33 gemessen – eine Differenz von etwa 0,05 pH-Einheiten. Das ist so gering, dass es innerhalb der normalen Schwankungen liegt, die bei zwei getrennten Testdurchläufen mit demselben Wasser zu erwarten sind. Der Wert bleibt eindeutig auf der leicht sauren Seite des neutralen Bereichs, statt sich in den alkalischen Bereich zu verschieben, den ein Ionisator erreichen soll. Zum Vergleich: Alkalische Ionisatoren werden konstruktionsbedingt typischerweise mit Ausgabewerten im pH-Bereich von 8 bis 10 beworben. Eine echte pH-Verschiebung dieser Größenordnung ließe sich also leicht messen und erkennen; eine Verschiebung um 0,05 Einheiten ist etwas anderes.

Dieses Ergebnis gilt speziell für den Hydrion Core und die vom Labor angegebenen Testbedingungen, nicht für jede Wasserstoffwasser-Flasche auf dem Markt. Ein Gerät mit blanken Elektroden direkt im Wasser statt einer Protonenaustauschmembran oder ein Gerät mit einer undichten Abdichtung könnte sich anders verhalten. Ein solcher Unterschied würde sich jedoch als Reinheits- oder Nebenproduktproblem zeigen, nicht als Beleg dafür, dass Wasserstoffwasser generell den pH-Wert erhöht. Wenn Sie die konkreten Messwerte eines bestimmten Produkts prüfen möchten, statt einer pauschalen Aussage über die gesamte Produktkategorie zu vertrauen, erklärt dieser Leitfaden zur Messung von Wasserstoff im Wasser, mit welchen Geräten Sie einen tatsächlichen Messwert erhalten.

Warum der pH-Wert hier nicht die entscheidende Größe ist

Das wirksame Molekül in Wasserstoffwasser ist gelöstes H2-Gas. Es wird üblicherweise in Parts per Billion (PPB) oder Milligramm pro Liter angegeben. Diese Konzentration bestimmt, wie viel Wasserstoff das Wasser tatsächlich enthält – unabhängig von seinem pH-Wert. Der Körper nimmt gelöstes H2 als Gas auf, unabhängig davon, ob das Wasser, in dem es enthalten war, einen pH-Wert von 6,3 oder 7,1 hatte. Ein geringer Unterschied beim pH-Messwert sagt daher nicht aus, ob eine Flasche ihren Zweck erfüllt. Wer statt der pH-Frage die Berechnung der Konzentration selbst verstehen möchte, findet in dieser Erklärung zu PPB und PPM Informationen dazu, welcher Wert üblicherweise angestrebt wird und warum.

Hilfreich ist auch, den pH-Wert des Wassers im Verhältnis zur körpereigenen Chemie zu betrachten: Magensäure hat ungefähr einen pH-Wert von 1,5 bis 3,5 und ist damit deutlich saurer als jedes Trinkwasser, das Sie zu sich nehmen würden. Ein geringfügiger pH-Unterschied im Glas ist also keine bedeutsam große Größe mehr, sobald das Wasser im Magen ankommt. Manche Anbieter verweisen auf ORP-Messwerte (Oxidations-Reduktions-Potenzial) als schnelle Ersatzangabe dafür, „wie viel Wasserstoff in diesem Wasser ist“. Der ORP-Wert reagiert jedoch sowohl auf den pH-Wert als auch auf den Gehalt an gelösten Mineralien. Ein negativer ORP-Wert ist daher bestenfalls ein grober Hinweis auf die Richtung und keine präzise Messung des pH-Werts oder der H2-Konzentration. Der ORP-Wert eines Geräts sollte mit diesem Vorbehalt betrachtet werden und nicht als Beweis für etwas Bestimmtes.

Worauf Sie statt auf den pH-Wert achten sollten

Wenn Sie eine Wasserstoffwasser-Flasche beurteilen, sagt der pH-Wert allein nur sehr wenig aus. Ein sinnvollerer Ausgangspunkt ist die vom Hersteller angegebene Elektrolysemethode: Ein SPE/PEM-Design mit Angaben zu Membran und Elektrodenmaterial liefert konkrete Informationen, die sich überprüfen lassen. Bei einem Produktangebot, das lediglich „ionisiertes“ oder „alkalisches Wasserstoffwasser“ verspricht, ohne den Mechanismus zu beschreiben, lohnt sich ein genauer Blick, denn diese beiden Verfahren erzeugen tatsächlich unterschiedliches Wasser. Achten Sie anschließend auf Konzentrationsdaten aus unabhängigen Tests oder einer Überprüfung mittels Gaschromatografie, statt sich allein auf eine in der Werbung angegebene PPB-Zahl zu verlassen. Das gilt genauso für die oben genannten Messwerte des Hydrion Core, die von einem externen Labor und nicht aus einer Herstellerangabe stammen. Ein angegebener pH-Wert ist als Hinweis auf Reinheit und Konsistenz zu betrachten: Ähnliche pH-Werte im Ausgangs- und Produktwasser sind mit einer ordnungsgemäß abgedichteten Membran vereinbar. Der Wert ist jedoch kein Gesundheitsversprechen in die eine oder andere Richtung.

Die Hydrion Core Wasserstoffwasser-Flasche ist das Gerät, mit dem die in diesem Artikel angegebenen pH-Messwerte ermittelt wurden. Sie basiert auf dem oben beschriebenen PEM-Elektrodendesign und wurde von einem unabhängigen Labor getestet, statt lediglich in Werbetexten beschrieben zu werden. Wenn Sie einen umfassenderen Vergleich von Wasserstoffwasser und alkalischem Wasser als Produktkategorien suchen, einschließlich der Vorgeschichte zu den Wirkungen, die überhaupt erst zu dieser Verwechslung geführt hat, behandelt dieser Vergleichsleitfaden das Thema ausführlicher. Und wenn Sie als Nächstes die Messgenauigkeit verschiedener Messgeräte und Geräte vergleichen möchten, untersucht der kommende Vergleich von Messgeräten für gelösten Wasserstoff gezielt, welchen Geräten Sie vertrauen können.