Kann man Wasserstoffwasser einfrieren? Was passiert mit dem Wasserstoff?

Ja, du kannst Wasserstoffwasser in den Gefrierschrank stellen, aber durch das Einfrieren bleibt der gelöste Wasserstoff nicht so erhalten wie das Wasser selbst. Wenn die Flüssigkeit zu Eis wird, verdrängt derselbe physikalische Prozess, der gelöste Luft aus einem gewöhnlichen Eiswürfel drängt, auch den gelösten Wasserstoff aus dem wachsenden Eiskristall. Ein aufgetauter Würfel ist daher eine sinnvolle Möglichkeit, kaltes Wasser zu bekommen, aber keine verlässliche Möglichkeit, den erzeugten Wasserstoff zu bewahren.

• Eis bildet eine geordnete Kristallstruktur, in der fast kein Platz für gelöstes Gas ist. Beim Einfrieren wird das Gas daher aus der Lösung gedrängt, statt darin eingeschlossen zu werden – aus demselben Grund sehen gewöhnliche Eiswürfel zur Mitte hin oft trüb aus.
• Kaltes flüssiges Wasser hält gelösten Wasserstoff besser als warmes Wasser. Wenn du dein Wasserstoffwasser kühlst, ohne es einzufrieren, ist das daher eine tatsächlich hilfreiche Möglichkeit, den Verlust zu verlangsamen.
• Wasserstoff gehört ohnehin zu den am wenigsten löslichen Gasen, die sich am schnellsten aus dem Wasser verflüchtigen. Dadurch eignet er sich schlecht für einen Prozess, bei dem gelöstes Gas konzentriert und ausgestoßen wird.
• Hier gibt es keine kontrollierte Messung dazu, wie viel Wasserstoff einen Gefrier-Auftau-Zyklus übersteht. Ein aufgetauter Würfel sollte daher eher als gewöhnliches kaltes Wasser betrachtet werden und nicht als abgemessene Dosis.

Was passiert tatsächlich, wenn Wasserstoffwasser gefriert?

Wenn Wasser bis nahe an seinen Gefrierpunkt abkühlt, wird es nicht auf einmal zu Eis. In einem Bereich des Behälters beginnt sich eine Kristallfront zu bilden, die sich dann durch die Flüssigkeit ausbreitet. Dieser Kristall hat eine ganz bestimmte, dicht geordnete Molekülstruktur und lässt wenig Platz für etwas anderes als Wassermoleküle. Gelöste Gase passen nicht in dieses Gitter. Während das Eis wächst, drängt es das Gas daher vor sich her in das Wasser, das noch nicht gefroren ist, statt es im Eis einzuschließen.

Warum gewöhnliche Eiswürfel in der Mitte trüb werden

Aus demselben Grund sieht ein gewöhnlicher Eiswürfel aus dem Gefrierfach oft an den Rändern klar und zur Mitte hin trüb oder weiß aus. Während die Gefrierfront vorrückt, tritt gelöste Luft aus der Lösung aus, bildet mikroskopisch kleine Bläschen und bleibt dort eingeschlossen, wo das Eis schließlich von allen Seiten zusammentrifft (Quelle: Eiswürfel – Wikipedia). Bei Meerwasser zeigt sich dasselbe Verhalten noch deutlicher: Wenn es gefriert, wird der größte Teil des gelösten Salzes aus den wachsenden Eiskristallen ausgeschieden und sammelt sich in der verbleibenden Flüssigkeit, der Sole, statt im Eis selbst eingeschlossen zu werden (Quelle: Meereis – Wikipedia). Industrielle Reinigungsverfahren nutzen dasselbe Prinzip gezielt: Beim Zonenschmelzen transportiert eine wandernde Schmelzzone gelöste Verunreinigungen vor der vorrückenden festen Front her, weil diese Verunreinigungen lieber in der flüssigen als in der gefrierenden Phase bleiben (Quelle: Zonenschmelzen – Wikipedia). Beim Einfrieren von Wasserstoffwasser wird der Wasserstoff nach demselben Muster ausgeschlossen: Das im Wasser gelöste Wasserstoffgas verhält sich wie die Luft im Eiswürfel oder das Salz im Meerwasser, nicht wie ein Feststoff, der beim Erstarren des Wassers mitgerissen wird.

Enthält gefrorenes Wasserstoffwasser nach dem Auftauen noch Wasserstoff?

Es lohnt sich, zwei Dinge auseinanderzuhalten, die oft in einen Topf geworfen werden: Kälte und Gefrieren. Nach dem Henry-Gesetz nimmt die Löslichkeit gewöhnlicher gelöster Gase in Wasser über den im Alltag üblichen Temperaturbereich tatsächlich zu, wenn das Wasser kälter wird. Deshalb bleibt Gas in einer gekühlten Flasche länger in Lösung als in einer Flasche, die bei Raumtemperatur steht (Quelle: Henry-Gesetz – Wikipedia). Hydrions eigene Hinweise zum Entweichen von Wasserstoff besagen, dass kaltes Wasser gelösten Wasserstoff länger hält als warmes Wasser, dass ein voller, verschlossener Behälter mit möglichst wenig Luftraum den Wasserstoff am besten bewahrt und dass Schütteln oder Umgießen den Verlust beschleunigt. Eine ausführliche Erklärung dazu, wie sich Temperatur, Behälter und Handhabung auswirken, solange das Wasser flüssig bleibt, findest du hier: Wie lange Wasserstoff nach seiner Erzeugung tatsächlich im Wasser bleibt.

Warum die Lagerung in kalter Flüssigkeit nicht dasselbe ist wie das Einfrieren

Einfrieren ist ein anderes Ereignis als bloßes Kühlen. Den oben beschriebenen Prozess, bei dem Gas ausgeschlossen wird, verursacht der Phasenübergang selbst, nicht die niedrige Temperatur. Ein Teil des gelösten Wasserstoffs wird daher wahrscheinlich in mikroskopisch kleine Bläschen oder in die letzte verbleibende Wasserblase gedrängt, die erstarrt, statt gleichmäßig im Eis verteilt zu bleiben. Wasserstoff gehört ohnehin zu den kleinsten und am wenigsten löslichen Gasen, die Menschen absichtlich in Trinkwasser lösen. Das ist auch ein Grund dafür, dass Hydrions eigene Anleitung empfiehlt, das Wasser für die beste Wirkung innerhalb von etwa fünf Minuten nach seiner Erzeugung zu trinken (Quelle: Hydrion Core Hydrogen Water Bottle – Produktseite). Ein Gas, das so schnell aus Wasser entweicht, wenn dieses bei Raumtemperatur steht, eignet sich nicht gut für einen Prozess, der darauf ausgelegt ist, gelöstes Gas zu konzentrieren und auszustoßen. Hier liegen keine kontrollierten Messungen für einen Gefrier-Auftau-Zyklus vor. Die ehrliche Antwort lautet daher, dass ein aufgetauter Würfel einen realen, schwer vorherzusagenden Anteil seines Wasserstoffs verloren hat – und nicht, dass sich ein bestimmter, zitierfähiger Prozentsatz angeben lässt.

Kann man Eiswürfel aus Wasserstoffwasser machen?

Physikalisch gesehen ja: Wasserstoffwasser lässt sich in eine Eiswürfelschale füllen und gefrieren wie jedes andere Wasser. Die Frage ist, ob der entstandene Würfel noch als Wasserstoffwasser funktioniert. Der oben beschriebene Mechanismus, durch den Gas ausgeschlossen wird, deutet darauf hin, dass dies größtenteils nicht der Fall ist: Während sich der Würfel bildet, wird der gelöste Wasserstoff konzentriert und in den Bereich gedrängt, der zuletzt gefriert, statt gleichmäßig im Eis eingeschlossen zu werden. Verfahren zur Herstellung von klarem Eis, etwa langsames oder gerichtetes Gefrieren, funktionieren sogar dadurch, dass sie dem gelösten Gas zusätzliche Zeit geben, in das noch flüssige Wasser oder die Umgebungsluft zu entweichen, bevor das Eis sich schließt. So entstehen klarere Würfel, gerade weil weniger Gas darin eingeschlossen wird – das Gegenteil von dem, was man möchte, wenn Wasserstoff erhalten bleiben soll. Es gibt keine praktische Möglichkeit, Wasserstoffwasser zu Würfeln mit einem vorhersehbaren, gleichmäßigen Wasserstoffgehalt einzufrieren. Daher ist es sinnvoller, Eiswürfel aus Wasserstoffwasser als aromatisiertes, kaltes Eis mit gleichbleibendem Mineralgehalt zu betrachten und nicht als Möglichkeit, Wasserstoff zu dosieren.

Eine verlässlichere Möglichkeit, Wasserstoffwasser bereitzuhaben

Wenn es um Bequemlichkeit geht, umgehst du die Frage des Einfrierens und Auftauens vollständig, indem du eine frische Flasche erst kurz vor dem Trinken zubereitest. So muss das Wasser keinen Phasenübergang überstehen, bevor es bei dir ankommt. Genau dafür ist die Hydrion Core Wasserstoffwasser-Flasche konzipiert: Starte den Elektrolysezyklus und trinke das Wasser kurz danach, statt es für später aufzubewahren.

Wenn du das Wasser vorab kalt haben möchtest, erledigt der Kühlschrank diese Aufgabe ohne den Nachteil des Gefrierschranks: Er hält das Wasser im flüssigen Zustand, in dem die niedrigere Temperatur tatsächlich dazu beiträgt, dass der Wasserstoff länger erhalten bleibt, statt das Gas durch einen Phasenübergang auszustoßen. Wie die Flasche den Wasserstoff überhaupt ins Wasser bringt, erfährst du hier: Wie Wasserstoffwasser-Flaschen durch Elektrolyse gelösten Wasserstoff erzeugen. Und wenn das Einfrieren bei dir die allgemeinere Frage aufgeworfen hat, wie sich gelöstes Gas in Wasser verhält, findest du in den Vergleichen Ist Wasserstoffwasser kohlensäurehaltig? und Was bewirkt das Schütteln der Flasche mit dem gelösten Gas? zwei weitere Beispiele dafür, wie Gas freigesetzt wird. Ergänzend dazu geht es hier um den anderen Extrempunkt der Temperaturskala: Was bewirkt das Erhitzen von Wasserstoffwasser für seinen Wasserstoffgehalt?