DIY νερό υδρογόνου: Ασφαλείς μέθοδοι vs επικίνδυνα κόλπα (Γιατί η ηλεκτρόλυση με μπαταρία είναι κακή ιδέα)

Αν έχετε δει κάποιο βίντεο ή ανάρτηση σε φόρουμ που δείχνει μια μπαταρία 9 volt ή αυτοκινήτου βυθισμένη σε ένα ποτήρι αλατόνερο για να φτιάξει «DIY υδρογονούχο νερό», η ειλικρινής απάντηση είναι ότι αυτός δεν είναι ασφαλής τρόπος να προσθέσετε υδρογόνο σε νερό που σκοπεύετε να πιείτε. Η διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από το νερό όντως διασπά ένα μέρος του σε υδρογόνο και οξυγόνο, όμως το συνηθισμένο νερό της βρύσης περιέχει σχεδόν πάντα χλωριούχα ιόντα, ενώ τα οικιακά καλώδια και οι μπαταρίες δεν είναι φτιαγμένα γι’ αυτή τη δουλειά. Συνδυάστε αυτά τα δύο δεδομένα και το πείραμα στον πάγκο της κουζίνας παύει να είναι συντόμευση για να φτιάξετε υδρογονούχο νερό και γίνεται πηγή αερίου χλωρίου και ενός μη αεριζόμενου, εύφλεκτου μείγματος αερίων.

• Η διέλευση ρεύματος μέσα από το νερό μπορεί να απελευθερώσει υδρογόνο, όμως τα χλωριούχα ιόντα που υπάρχουν ήδη στο νερό της βρύσης (και σε κάθε αλάτι που προστίθεται) τείνουν να αντιδρούν στο θετικό ηλεκτρόδιο πριν από το οξυγόνο, παράγοντας χλώριο.
• Τα συνηθισμένα υλικά ηλεκτροδίων, όπως ο χάλυβας, το αλουμίνιο ή ο χαλκός, δεν είναι τα αδρανή μέταλλα που χρησιμοποιούνται στον ελεγχόμενο εξοπλισμό ηλεκτρόλυσης. Έτσι, το ίδιο το ηλεκτρόδιο μπορεί να συμμετάσχει στην αντίδραση αντί να παραμείνει ουδέτερο.
• Το υδρογόνο και το οξυγόνο που απελευθερώνονται μαζί στον ανοιχτό αέρα μπορούν να συσσωρευτούν σε ένα μείγμα που παραμένει εύφλεκτο σε ασυνήθιστα ευρύ φάσμα συγκεντρώσεων. Γι’ αυτό ο βιομηχανικός εξοπλισμός διατηρεί τα δύο αέρια χωριστά και τα διοχετεύει προς τα έξω.
• Ένα δισκίο υδρογόνου με βάση το μαγνήσιο προκαλεί την ίδια βασική αντίδραση —μέταλλο που αντιδρά με το νερό— με ελεγχόμενο τρόπο και με περιορισμένη διάρκεια, χωρίς να χρειάζεται ηλεκτρικό ρεύμα, καλωδίωση ή προσθήκη αλατιού.

Γιατί κάποιοι προσπαθούν να φτιάξουν υδρογονούχο νερό με μπαταρία

Η ιδέα είναι απλή: μια μπαταρία, δύο καλώδια και ένα ποτήρι που έχετε ήδη μοιάζουν με δωρεάν εναλλακτική σε ένα μπουκάλι, μια κανάτα ή μια συσκευή παραγωγής υδρογονούχου νερού. Στις περισσότερες εκδοχές αυτού του κόλπου, προσθέτουν πρώτα στο νερό μια πρέζα επιτραπέζιου αλατιού ή μαγειρικής σόδας, με τη λογική ότι το σκέτο νερό της βρύσης δεν άγει αρκετά καλά το ρεύμα από μόνο του και ότι τα ιόντα που προστίθενται κάνουν το ρεύμα να ρέει πιο γρήγορα και τις φυσαλίδες να σχηματίζονται νωρίτερα. Αν το κρίνουμε αποκλειστικά από το κόστος, η λογική αυτή στέκει. Αυτό που παραλείπει είναι το τι κάνουν στην πραγματικότητα το πρόσθετο αλάτι και το εκτεθειμένο μέταλλο στο νερό σε χημικό επίπεδο· αυτό είναι το ερώτημα που απαντά το άρθρο, όχι το αν η διάταξη είναι φθηνή ή εύκολη στη συναρμολόγηση.

Τι συμβαίνει πραγματικά όταν περνάτε ρεύμα μέσα από νερό βρύσης

Η διέλευση συνεχούς ρεύματος μέσα από το νερό είναι πράγματι ένας τρόπος διάσπασής του: στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (την κάθοδο) σχηματίζεται αέριο υδρογόνο και στο θετικό ηλεκτρόδιο (την άνοδο) σχηματίζεται οξυγόνο (πηγή: Ηλεκτρόλυση του νερού). Αυτό είναι πραγματική χημεία και αποτελεί επίσης τη βασική διεργασία πίσω από τις μεμβράνες SPE/PEM που χρησιμοποιούνται σε ένα σωστά σχεδιασμένο μπουκάλι υδρογονούχου νερού. Η διαφορά ανάμεσα σε ένα ελεγχόμενο μπουκάλι και ένα ανοιχτό ποτήρι με δύο χαλαρά καλώδια εξαρτάται από το τι άλλο υπάρχει στο νερό και από το υλικό κατασκευής των ηλεκτροδίων.

Γιατί η προσθήκη αλατιού κάνει τα πράγματα χειρότερα, όχι καλύτερα

Τόσο το νερό της βρύσης όσο και το επιτραπέζιο αλάτι που προστίθεται περιέχουν χλωριούχα ιόντα. Στην άνοδο, τα ιόντα αυτά οξειδώνονται πριν από το νερό, οπότε το αέριο που σχηματίζεται εκεί είναι χλώριο και όχι οξυγόνο (πηγή: Ηλεκτρόλυση του νερού). Δεν πρόκειται για μια ασήμαντη δευτερεύουσα αντίδραση: είναι η ίδια χημεία που χρησιμοποιεί σκόπιμα η βιομηχανία στη χλωροαλκαλική διεργασία για την παραγωγή αερίου χλωρίου από αλμυρό νερό. Αυτός ακριβώς είναι ο λόγος που η διεργασία εκτελείται μέσα σε σφραγισμένα, ειδικά κατασκευασμένα δοχεία και όχι σε ανοιχτό δοχείο (πηγή: Χλωροαλκαλική διεργασία). Από χημική άποψη, προσθέτοντας αλάτι σε μια DIY διάταξη για να επιταχύνετε τον σχηματισμό φυσαλίδων, προσθέτετε το συστατικό που ευνοεί την παραγωγή χλωρίου αντί για την παραγωγή καθαρών αερίων.

Γιατί έχει σημασία το υλικό των ηλεκτροδίων

Ο εξοπλισμός που πρέπει να παράγει καθαρό υδρογόνο ή οξυγόνο χρησιμοποιεί αδρανή υλικά ηλεκτροδίων, όπως πλατίνα ή άνοδο από επιπλατινωμένο/επικαλυμμένο τιτάνιο, ακριβώς επειδή αυτά τα μέταλλα δεν αντιδρούν με το νερό ή τα αέρια που σχηματίζονται (πηγή: Χλωροαλκαλική διεργασία). Ένας συνδετήρας από χάλυβα, μια λωρίδα αλουμινόχαρτου ή οι ακροδέκτες μιας μπαταρίας αυτοκινήτου δεν είναι τίποτα από αυτά. Όταν ένα συνηθισμένο μέταλλο βρίσκεται μέσα σε νερό από το οποίο διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα, το ίδιο το μέταλλο μπορεί να συμμετάσχει στην αντίδραση και να απελευθερώσει μεταλλικά ιόντα στο νερό, επιπλέον του χλωρίου που έχουν ήδη παραγάγει τα χλωριούχα ιόντα. Δεν μπορείτε να δείτε ή να γευτείτε κανένα από αυτά τα αποτελέσματα την ώρα που συμβαίνουν, κι αυτός είναι ένας από τους λόγους που η διάταξη φαίνεται ακίνδυνη όσο λειτουργεί.

Οι δύο κίνδυνοι που δημιουργούνται: χλώριο και μη αεριζόμενο μείγμα αερίων

Ο πρώτος κίνδυνος είναι το ίδιο το χλώριο. Το αέριο χλώριο είναι εξαιρετικά επικίνδυνο και δηλητηριώδες για τους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς (πηγή: Χλώριο). Αυτός είναι από μόνος του επαρκής λόγος για να αντιμετωπίζετε μια αντίδραση στον πάγκο της κουζίνας που παράγει χλώριο ως κάτι που πρέπει να σταματήσει, όχι να συνεχιστεί σε κλειστό χώρο. Αν αναδύεται μια αμυδρή χημική οσμή από ένα ποτήρι στον πάγκο της κουζίνας, αυτό αποτελεί ένδειξη ότι η αντίδραση βρίσκεται σε εξέλιξη και όχι μια ασήμαντη παρενέργεια που πρέπει να αγνοήσετε.

Ο δεύτερος κίνδυνος είναι το ίδιο το μείγμα αερίων. Το υδρογόνο έχει ασυνήθιστα ευρύ εύρος αναφλεξιμότητας στον αέρα, περίπου 4% έως 75% κατ’ όγκο, σε σύγκριση, για παράδειγμα, με τους ατμούς βενζίνης, οι οποίοι είναι εύφλεκτοι μόνο σε πολύ στενότερο εύρος (πηγή: Ασφάλεια υδρογόνου). Ο βιομηχανικός εξοπλισμός ηλεκτρόλυσης έχει σχεδιαστεί ώστε να διατηρεί το υδρογόνο και το οξυγόνο φυσικά χωριστά και να τα διοχετεύει προς τα έξω ακριβώς γι’ αυτόν τον λόγο: το 1975 καταγράφηκε ένα περιστατικό όταν υδρογόνο διέρρευσε σε αγωγό οξυγόνου, αφού υπέστη βλάβη ένα στοιχείο ηλεκτρολύτη, και τα δύο αέρια αναμείχθηκαν (πηγή: Ασφάλεια υδρογόνου). Σε ένα ανοιχτό ποτήρι με δύο βυθισμένα καλώδια, και τα δύο αέρια ανεβαίνουν μαζί κατευθείαν στον περιβάλλοντα αέρα. Πρόκειται για μια ουσιαστικά διαφορετική κατάσταση από μια σφραγισμένη συσκευή που έχει σχεδιαστεί γύρω από την ίδια βασική χημεία.

Πώς ένα δισκίο υδρογόνου βασίζεται στην ίδια βασική χημεία με ασφάλεια

Ένα δισκίο υδρογόνου με βάση το μαγνήσιο αξιοποιεί την ίδια κατηγορία αντίδρασης, δηλαδή την αντίδραση ενός μετάλλου με το νερό, αλλά την προσεγγίζει από την αντίθετη κατεύθυνση. Το μεταλλικό μαγνήσιο αντιδρά με το νερό και σχηματίζει υδροξείδιο του μαγνησίου και αέριο υδρογόνο. Η αντίδραση περιορίζεται από μόνη της, επειδή το υδροξείδιο του μαγνησίου που σχηματίζεται συσσωρεύεται στην επιφάνεια του μετάλλου και επιβραδύνει σταδιακά την περαιτέρω αντίδραση (πηγή: Μαγνήσιο). Η χημεία του ίδιου του δισκίου κινεί ολόκληρη τη διαδικασία: βασίζεται στην αντίδραση ανάμεσα στο μέταλλο και στο νερό μέσα στο οποίο το ρίχνετε και σταδιακά εξασθενεί από μόνη της καθώς συσσωρεύεται αυτό το επιφανειακό στρώμα.

Συγκεκριμένα, στο δισκίο Hydrion H2, το μαγνήσιο συνδυάζεται με μηλικό και τρυγικό οξύ, τα οποία ελέγχουν πόσο γρήγορα διαλύεται το δισκίο όταν το ρίξετε σε ένα ποτήρι νερό. Οι οδηγίες του προϊόντος αναφέρουν ότι πρέπει να ρίξετε ένα δισκίο σε 500 ml νερού, χωρίς να προσθέσετε τίποτε άλλο. Αν θέλετε μια πλήρη ανάλυση του τι περιέχει ένα τέτοιο δισκίο και γιατί, αυτή η εξέταση του τι περιέχουν πραγματικά τα δισκία υδρογόνου παρουσιάζει τα συστατικά με περισσότερες λεπτομέρειες, ενώ αυτή η εξήγηση για το τι σημαίνει πραγματικά το «8 PPM» καλύπτει τι ακριβώς μετρά η ένδειξη που αναγράφεται στην ετικέτα. Για πληροφορίες σχετικά με τη δοσολογία και την καθημερινή χρήση των δισκίων, αντί για τη χημεία τους, ο αναλυτικός οδηγός για τα δισκία είναι πιο χρήσιμος. Η διάκριση που έχει σημασία εδώ δεν είναι το σύνθημα «δισκίο καλό, μπαταρία κακή», αλλά το ότι ένα κατασκευασμένο προϊόν σχεδιασμένο για έναν συγκεκριμένο σκοπό και για επαφή με πόσιμο νερό, λειτουργεί με προβλέψιμο τρόπο, ενώ μια μπαταρία και δύο καλώδια που χρησιμοποιούνται για έναν εντελώς διαφορετικό σκοπό δεν λειτουργούν έτσι.

Ένας γρήγορος τρόπος να ξεχωρίσετε μια ασφαλή μέθοδο από μια επικίνδυνη

Οι ίδιες τέσσερις ερωτήσεις ισχύουν και πέρα από αυτή τη συγκεκριμένη σύγκριση και αξίζει να τις έχετε κατά νου κάθε φορά που εμφανίζεται στο διαδίκτυο μια νέα μέθοδος για να «το φτιάξετε μόνοι σας» σχετικά με το υδρογονούχο νερό:

• Είναι η αντίδραση σφραγισμένη ή περιορισμένη, ή συμβαίνει σε ένα ανοιχτό ποτήρι με εκτεθειμένο μέταλλο μέσα στο νερό;
• Χρειάζεται η μέθοδος εξωτερική πηγή ρεύματος και καλωδίωση ή λειτουργεί με τη δική της χημεία μόλις προσθέσετε νερό;
• Σχεδιάστηκε και δοκιμάστηκε το αντικείμενο για επαφή με πόσιμο νερό ή έχει επαναχρησιμοποιηθεί για άλλη χρήση, όπως μια μπαταρία, καλώδια εκκίνησης αυτοκινήτου ή ένας φορτιστής τηλεφώνου;
• Απαιτεί η μέθοδος την προσθήκη αλατιού ή κάποιου άλλου πρόσθετου για να «λειτουργήσει πιο γρήγορα»; Αυτό συχνά αποτελεί ένδειξη ότι ενθαρρύνεται μια ανεπιθύμητη, όχι χρήσιμη, δευτερεύουσα αντίδραση.

Εξετάστε κάθε ιδέα για DIY υδρογονούχο νερό με βάση αυτές τις τέσσερις ερωτήσεις πριν τη δοκιμάσετε, αντί να την κρίνετε με βάση το κόστος ή το πόσο πειστικές φαίνονται οι φυσαλίδες. Αυτή η συγκριτική παρουσίαση των έγκυρων μεθόδων —δισκία, ράβδοι μαγνησίου, μπουκάλια, κανάτες και συσκευές— είναι το κατάλληλο σημείο αναφοράς αν προσπαθείτε να αποφασίσετε ποια ταιριάζει στην καθημερινότητά σας, αφού αποκλείσετε την αυτοσχέδια κατασκευή κυκλώματος.

Τίποτα από όλα αυτά δεν σημαίνει ότι πρέπει να είστε επιφυλακτικοί απέναντι στο ίδιο το υδρογονούχο νερό· σημαίνει ότι η μέθοδος με την μπαταρία και τα καλώδια είναι ο λάθος τρόπος για να το αποκτήσετε. Αν το ερώτημά σας αφορά την ασφάλεια της κατανάλωσης υδρογονούχου νερού αφού παραχθεί σωστά και όχι τη συγκεκριμένη DIY μέθοδο, ο οδηγός για την ασφάλεια του υδρογονούχου νερού πραγματεύεται το θέμα ξεχωριστά. Για όποιον μόλις είδε γιατί ένα αυτοσχέδιο κύκλωμα είναι το λάθος εργαλείο για τη δουλειά, ένα δισκίο που αξιοποιεί την ίδια αντίδραση μαγνησίου και νερού σε κλειστή μορφή, σχεδιασμένη για έναν συγκεκριμένο σκοπό, είναι το πιο άμεσο επόμενο βήμα, καθώς δεν χρειάζεται καθόλου καλωδίωση ή ηλεκτρόδια.