Μπορείτε να καταψύξετε νερό υδρογόνου; Τι συμβαίνει στο υδρογόνο

Ναι, μπορείτε να βάλετε νερό υδρογόνου στην κατάψυξη, αλλά η κατάψυξη δεν διατηρεί το διαλυμένο υδρογόνο όπως διατηρεί το ίδιο το νερό. Καθώς το υγρό γίνεται πάγος, η ίδια φυσική διαδικασία που απομακρύνει τον διαλυμένο αέρα από ένα συνηθισμένο παγάκι απομακρύνει και το διαλυμένο υδρογόνο από τον αναπτυσσόμενο κρύσταλλο πάγου. Έτσι, ένα παγάκι που έχει αποψυχθεί είναι ένας εύλογος τρόπος να αποκτήσετε κρύο νερό, αλλά όχι ένας αξιόπιστος τρόπος να διατηρήσετε το υδρογόνο που δημιουργήσατε.

• Ο πάγος σχηματίζει μια διατεταγμένη κρυσταλλική δομή με σχεδόν καθόλου χώρο για διαλυμένα αέρια, επομένως η κατάψυξη εκτοπίζει τα αέρια από το διάλυμα αντί να τα εγκλωβίζει μέσα στον πάγο — για τον ίδιο λόγο τα απλά παγάκια συχνά φαίνονται θολά προς το κέντρο.
• Το κρύο υγρό νερό συγκρατεί καλύτερα το διαλυμένο υδρογόνο από το ζεστό νερό, επομένως η συντήρηση του νερού υδρογόνου στο ψυγείο (χωρίς να το καταψύξετε) είναι ένας πραγματικά χρήσιμος τρόπος να επιβραδύνετε την απώλειά του.
• Το υδρογόνο είναι ήδη ένα από τα λιγότερο διαλυτά αέρια που διαφεύγουν ταχύτερα όταν είναι διαλυμένα στο νερό, γεγονός που το καθιστά κακή επιλογή για μια διαδικασία που βασίζεται στη συγκέντρωση και την απομάκρυνση διαλυμένων αερίων.
• Δεν υπάρχει εδώ ελεγχόμενη μέτρηση της ποσότητας υδρογόνου που διατηρείται μετά από έναν κύκλο κατάψυξης-απόψυξης, επομένως ένα παγάκι που έχει αποψυχθεί είναι καλύτερο να αντιμετωπίζεται ως απλό κρύο νερό και όχι ως μετρημένη δόση.

Τι συμβαίνει στην πραγματικότητα όταν παγώνει το νερό υδρογόνου

Όταν το νερό ψύχεται προς το σημείο πήξης του, δεν μετατρέπεται όλο σε πάγο μονομιάς. Ένα μέτωπο κρυστάλλωσης ξεκινά σε κάποιο σημείο του δοχείου και προχωρά μέσα στο υγρό. Ο κρύσταλλος αυτός έχει μια πολύ συγκεκριμένη, αυστηρά διατεταγμένη μοριακή δομή, με ελάχιστο χώρο για οτιδήποτε δεν είναι μόριο νερού. Τα διαλυμένα αέρια δεν χωρούν σε αυτό το πλέγμα, επομένως, καθώς μεγαλώνει ο πάγος, ωθεί τα αέρια μπροστά του, μέσα στο νερό που δεν έχει ακόμη παγώσει, αντί να τα σφραγίζει στο εσωτερικό του.

Γιατί τα συνηθισμένα παγάκια θολώνουν στο κέντρο

Για τον ίδιο λόγο, ένα απλό παγάκι από την οικιακή κατάψυξη συχνά είναι διαυγές κοντά στις άκρες και θολό ή λευκό προς το κέντρο. Καθώς προχωρά το μέτωπο πήξης, ο διαλυμένος αέρας απομακρύνεται από το διάλυμα, σχηματίζει μικροσκοπικές φυσαλίδες και παγιδεύεται στο σημείο όπου τελικά κλείνει γύρω του ο πάγος από όλες τις πλευρές (πηγή: Παγάκι - Wikipedia). Το θαλασσινό νερό παρουσιάζει μια πιο έντονη εκδοχή του ίδιου φαινομένου: όταν παγώνει, το μεγαλύτερο μέρος του διαλυμένου αλατιού αποβάλλεται από τους αναπτυσσόμενους κρυστάλλους πάγου και συγκεντρώνεται στο υγρό που απομένει, δηλαδή στην άλμη, αντί να παγιδεύεται μέσα στον ίδιο τον πάγο (πηγή: Θαλάσσιος πάγος - Wikipedia). Οι βιομηχανικές μέθοδοι καθαρισμού βασίζονται σκόπιμα στην ίδια αρχή: στη ζωνική τήξη, μια κινούμενη ζώνη τήγματος παρασύρει τις διαλυμένες προσμείξεις μπροστά από το προχωρούν μέτωπο στερεοποίησης, επειδή οι προσμείξεις αυτές προτιμούν να παραμένουν στην υγρή φάση και όχι στην παγωμένη (πηγή: Ζωνική τήξη - Wikipedia). Η κατάψυξη νερού υδρογόνου ακολουθεί το ίδιο μοτίβο αποκλεισμού: το αέριο υδρογόνο που είναι διαλυμένο στο νερό συμπεριφέρεται όπως ο αέρας στο παγάκι ή το αλάτι στο θαλασσινό νερό, όχι όπως ένα στερεό που παρασύρεται καθώς το νερό στερεοποιείται.

Περιέχει ακόμη υδρογόνο το παγωμένο νερό υδρογόνου όταν αποψυχθεί

Αξίζει να ξεχωρίσουμε δύο πράγματα που συχνά συγχέονται: το να είναι το νερό κρύο και το να είναι παγωμένο. Σύμφωνα με τον νόμο του Henry, η διαλυτότητα των κοινών διαλυμένων αερίων στο νερό αυξάνεται στην πραγματικότητα καθώς το νερό ψύχεται, στο εύρος θερμοκρασιών της καθημερινότητας. Γι’ αυτό τα αέρια παραμένουν διαλυμένα για περισσότερη ώρα σε ένα κρύο μπουκάλι παρά σε ένα μπουκάλι που έχει μείνει σε θερμοκρασία δωματίου (πηγή: Νόμος του Henry - Wikipedia). Οι οδηγίες της Hydrion για την απώλεια υδρογόνου επισημαίνουν ότι το κρύο νερό συγκρατεί το διαλυμένο υδρογόνο περισσότερο από το ζεστό νερό, ότι ένα γεμάτο και σφραγισμένο δοχείο με ελάχιστο κενό αέρα διατηρεί καλύτερα το υδρογόνο και ότι το ανακίνημα ή το σερβίρισμα επιταχύνει την απώλειά του. Για την πλήρη ανάλυση των επιδράσεων της θερμοκρασίας, του δοχείου και του χειρισμού όσο το νερό παραμένει υγρό, δείτε πόσο διαρκεί πραγματικά το υδρογόνο στο νερό μετά την παραγωγή του.

Γιατί η συντήρηση κρύου υγρού δεν είναι το ίδιο με την κατάψυξη

Η κατάψυξη είναι διαφορετική διαδικασία από την απλή ψύξη. Αυτό που προκαλεί τη διαδικασία αποκλεισμού των αερίων που περιγράφηκε παραπάνω είναι η ίδια η αλλαγή φάσης και όχι η χαμηλή θερμοκρασία. Επομένως, ένα μέρος του διαλυμένου υδρογόνου πιθανότατα ωθείται σε μικροσκοπικές φυσαλίδες ή στην τελευταία μικρή ποσότητα νερού που στερεοποιείται, αντί να παραμένει ομοιόμορφα κατανεμημένο μέσα στον πάγο. Το υδρογόνο είναι ήδη ένα από τα μικρότερα και λιγότερο διαλυτά αέρια που διαλύονται σκόπιμα στο πόσιμο νερό, και αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους οι οδηγίες της Hydrion συνιστούν να καταναλώνετε το νερό μέσα σε περίπου πέντε λεπτά από την παραγωγή του, για το καλύτερο αποτέλεσμα (πηγή: Hydrion Core Μπουκάλι νερού υδρογόνου - σελίδα προϊόντος). Ένα αέριο που διαφεύγει τόσο γρήγορα από το νερό όταν αυτό παραμένει σε θερμοκρασία δωματίου δεν είναι κατάλληλο για μια διαδικασία σχεδιασμένη να συγκεντρώνει και να απομακρύνει διαλυμένα αέρια. Δεν υπάρχει εδώ διαθέσιμη ελεγχόμενη μέτρηση μετά από κύκλο κατάψυξης-απόψυξης, επομένως η ειλικρινής απάντηση είναι ότι ένα παγάκι που έχει αποψυχθεί έχει χάσει ένα πραγματικό, δύσκολο να προβλεφθεί μέρος του υδρογόνου του και όχι ένα συγκεκριμένο ποσοστό που θα μπορούσαμε να παραθέσουμε.

Μπορείτε να φτιάξετε παγάκια από νερό υδρογόνου

Από φυσική άποψη, ναι: το νερό υδρογόνου μπαίνει σε μια παγοθήκη και παγώνει όπως κάθε άλλο νερό. Το ερώτημα είναι αν το παγάκι που προκύπτει εξακολουθεί να λειτουργεί ως νερό υδρογόνου. Ο μηχανισμός αποκλεισμού των αερίων που περιγράφηκε παραπάνω υποδηλώνει ότι σε μεγάλο βαθμό δεν λειτουργεί έτσι: το διαλυμένο υδρογόνο συγκεντρώνεται και ωθείται προς τη ζώνη που παγώνει τελευταία καθώς σχηματίζεται το παγάκι, αντί να εγκλωβίζεται ομοιόμορφα στο εσωτερικό του. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή διαυγούς πάγου, όπως η αργή ή η κατευθυνόμενη κατάψυξη, λειτουργούν δίνοντας στα διαλυμένα αέρια επιπλέον χρόνο για να διαφύγει στο νερό που παραμένει υγρό ή στον περιβάλλοντα αέρα προτού κλείσει ο πάγος. Έτσι παράγονται πιο διαυγή παγάκια ακριβώς επειδή παγιδεύονται λιγότερα αέρια στο εσωτερικό τους — το αντίθετο από αυτό που θα θέλατε αν ο στόχος ήταν να διατηρήσετε το υδρογόνο. Δεν υπάρχει πρακτικός τρόπος να καταψύξετε νερό υδρογόνου σε παγάκια με προβλέψιμη και ομοιόμορφη περιεκτικότητα σε υδρογόνο, επομένως είναι πιο λογικό να αντιμετωπίζετε τα παγάκια από νερό υδρογόνου ως κρύο πάγο με γεύση και σταθερή περιεκτικότητα σε μέταλλα και όχι ως τρόπο χορήγησης υδρογόνου.

Ένας πιο αξιόπιστος τρόπος να έχετε έτοιμο νερό υδρογόνου

Αν ο στόχος είναι η ευκολία, η παραγωγή ενός φρέσκου μπουκαλιού λίγο πριν από την ώρα που σκοπεύετε να το πιείτε παρακάμπτει εντελώς το ζήτημα της κατάψυξης και απόψυξης, καθώς το νερό δεν χρειάζεται να περάσει από αλλαγή φάσης προτού φτάσει σε εσάς. Έτσι έχει σχεδιαστεί να χρησιμοποιείται το Hydrion Core Μπουκάλι νερού υδρογόνου: εκτελείτε τον κύκλο ηλεκτρόλυσης και στη συνέχεια πίνετε το νερό λίγο αργότερα, αντί να αποθηκεύετε το παραγόμενο νερό για άλλη στιγμή.

Αν ο στόχος είναι να έχετε το νερό κρύο από πριν, το ψυγείο κάνει αυτή τη δουλειά χωρίς το μειονέκτημα της κατάψυξης: διατηρεί το νερό στην ίδια υγρή κατάσταση, όπου η χαμηλότερη θερμοκρασία βοηθά πραγματικά το υδρογόνο να διατηρηθεί περισσότερο, αντί να απομακρύνει το αέριο μέσω αλλαγής φάσης. Για να μάθετε πώς το μπουκάλι προσθέτει εξαρχής υδρογόνο στο νερό, δείτε πώς τα μπουκάλια νερού υδρογόνου παράγουν διαλυμένο υδρογόνο μέσω ηλεκτρόλυσης. Και αν η κατάψυξη σάς έκανε να αναρωτηθείτε γενικότερα πώς συμπεριφέρονται τα διαλυμένα αέρια στο νερό, οι συγκρίσεις στα άρθρα αν το νερό υδρογόνου είναι ανθρακούχο και τι προκαλεί το ανακίνημα του μπουκαλιού στα διαλυμένα αέρια καλύπτουν δύο ακόμη τρόπους με τους οποίους απελευθερώνεται το αέριο, παράλληλα με το ζήτημα της θερμοκρασίας στο άλλο άκρο της κλίμακας, στο άρθρο τι προκαλεί η θέρμανση του νερού υδρογόνου στην περιεκτικότητά του σε υδρογόνο.