Zašto uređaji za inhalaciju vodika trebaju destiliranu ili čistu vodu (objašnjenje ograničenja TDS-a)

Ako u tehničkim specifikacijama vašeg uređaja Hydrion Zenith piše „čista voda / destilirana voda (TDS < 3 ppm)”, taj podatak ima važnu ulogu. Njime se određuje razlika između vode s kojom elektrolizna ćelija uređaja može raditi godinama i vode koja će je polako zaprljati iznutra. Razlog leži u tome što protonska izmjenjivačka membrana (PEM) u uređaju radi kako bi proizvela vodik te u tome što se događa s mineralima otopljenima u običnoj vodi iz slavine kada dospiju u taj proces.

• Specifikacija navodi brojčanu vrijednost, a ne marku vode. Destilirana, deionizirana voda i voda dobivena reverznom osmozom mogu zadovoljiti uvjet, sve dok ukupna količina otopljenih tvari ne prelazi prag koji je naveo proizvođač.
• Membrani je za učinkovit rad potrebna voda s malo iona. Otopljeni minerali iz vode iz slavine ne prolaze kroz membranu kao vodikovi ioni; umjesto toga talože se unutar ćelije.
• Naslage se nakupljaju. Jedna čaša vode iz slavine neće uništiti uređaj, ali ponovljena punjenja imaju kumulativan učinak, baš kao što se kamenac nakuplja u kuhalu za vodu.
• Jednostavan TDS-metar razriješit će dvojbu za svaki izvor vode u koji niste sigurni, umjesto da procjenjujete prema okusu ili bistroći.

Što u specifikacijama znači „čista voda / destilirana voda (TDS < 3 ppm)”

U specifikaciji uređaja Zenith zahtjev je jasno naveden: „Zahtjev za vodu: čista voda / destilirana voda (TDS < 3 ppm)”, a na drugom se mjestu na stranici proizvoda ponavlja kao „destilirana ili pročišćena voda (TDS manji od 3 ppm). Tako membrana ostaje čista, a vodik čistoće 99,99 %” (izvor: stranica proizvoda Hydrion Zenith). TDS je kratica za ukupnu količinu otopljenih tvari (total dissolved solids), koja se mjeri u dijelovima na milijun i služi kao pokazatelj količine mineralnih iona u određenom uzorku vode. Destilirana voda iz supermarketa, voda propuštena kroz kućni sustav reverzne osmoze ili voda iz deionizacijskog uloška mogu imati vrijednost manju od 3 ppm, zbog čega specifikacija navodi „čistu vodu / destiliranu vodu”, umjesto da imenuje samo jednu metodu. U praksi se time isključuju voda iz slavine, većina flaširanih izvorskih ili mineralnih voda te voda filtrirana samo ugljenim filtrom, jer nijedan od tih postupaka nije osmišljen za uklanjanje otopljenih iona. Ako želite saznati kako funkcionira očitanje TDS-metra i koja se vrijednost općenito smatra dobrom za vodu u kućanstvu, objašnjeno je to u zasebnom vodiču o TDS-u u vodi; ovaj se članak usredotočuje na to zašto je uređaj Zenith postavio baš tu granicu.

Zašto je za PEM elektrolizu potrebna voda s malo iona

U uređaju Zenith vodik se proizvodi PEM elektrolizom, odnosno elektrolizom s protonskom izmjenjivačkom membranom: tanka membrana nalazi se između dviju elektroda, a električna struja razdvaja molekule vode tako da vodikovi ioni prolaze kroz membranu s jedne strane na drugu, gdje se ponovno spajaju u plinoviti vodik. Membrana je konstruirana tako da propušta upravo vodikove ione, a ne bilo što drugo što se slučajno otopi u vodi. Kada voda sadrži mineralne ione i druge nečistoće, kao što ih sadrži obična voda iz slavine, ti ioni ne prolaze kroz membranu na način na koji bi trebali prolaziti vodikovi ioni. Umjesto toga talože se na samoj ćeliji, a u smjernicama za elektroliznu opremu navodi se da te naslage uzrokuju nepovratna oštećenja: smanjuju korisnu površinu membrane, što znači da isti električni ulaz proizvodi manje vodika uz veći napor (izvor: Zašto je deionizirana voda važna za generatore vodika). Kako ćelija na taj način gubi učinkovitost, povlači više snage i radi pri višoj temperaturi kako bi pokušala održati korak, zbog čega proizvođači opreme za proizvodnju vodika na bazi PEM-a u pravilu smatraju da uporaba vode neodgovarajuće kvalitete nije obuhvaćena jamstvom za uređaj, a ne da je riječ o manjem propustu u održavanju. Širi pregled načina rada SPE/PEM membrana u Hydrionovim proizvodima za vodu obogaćenu vodikom donosi ovo objašnjenje mehanizma, koje detaljnije opisuje proces elektrolize nego što je potrebno u ovom članku.

Što minerali iz vode iz slavine zapravo rade unutar uređaja

Mehanizam postaje jasniji kada pogledamo što se točno događa s ionima kalcija i magnezija iz vode iz slavine nakon početka elektrolize. Dok kroz ćeliju prolazi struja, ti se ioni na katodi talože u obliku hidroksida i stvaraju sloj kamenca na površini elektrode; patent za opremu za elektrolizu vode izravno to opisuje i navodi da se kalcij i magnezij iz vode iz slavine „talože na površini katodne ploče, stvaraju kamenac i uzrokuju smanjenje učinkovitosti elektrolize” (izvor: američki patent 6,251,259 B1). Na suprotnoj elektrodi kloridni ioni prisutni u većini voda iz slavine mogu potaknuti zasebnu korozivnu reakciju, a istraživanje PEM elektrolize s vodom onečišćenom ionima pokazalo je da prirodno kiseli uvjeti rada membrane povećavaju rizik od oštećenja elektrode izazvanog kloridima, i to više u PEM sustavima nego u drugim izvedbama za elektrolizu (izvor: Projektiranje sučelja selektivnih za ione radi trajnije elektrolize nečiste vode). U tom je istraživanju ispitivana elektroliza vode s mnogo većom koncentracijom iona, usporedivom s morskom vodom, nego što je uobičajeno u vodi iz slavine, pa se točno vrijeme do kvara iz istraživanja ne može izravno primijeniti na kućno punjenje uređaja Zenith vodom iz slavine. Ono što se može primijeniti jest temeljni mehanizam: kalcij, magnezij i kloridni ioni u običnoj vodi aktivno prljaju i nagrizaju PEM ćeliju, umjesto da u njoj ostanu inertni; što ih ćelija više obrađuje tijekom vremena, to se više oštećenja nakuplja.

Zašto se ovo razlikuje od preporuka za vodu u boci za vodu obogaćenu vodikom

Boca za vodu obogaćenu vodikom koristi sličan princip elektrolize, ali u mnogo manjem opsegu i samo nekoliko minuta odjednom, pa preporuke o kvaliteti vode za bocu nisu automatski jednake onima za uređaj za kontinuiranu inhalaciju poput uređaja Zenith. Zaseban vodič o tome koja je voda prikladna za bocu za vodu obogaćenu vodikom objašnjava tu razliku i u čemu se zapravo razlikuje dopuštena uporaba vode iz slavine u te dvije vrste uređaja; ukratko, specifikacija uređaja Zenith izričito navodi zahtjev, pa ga ne treba nagađati na temelju toga što je prihvatljivo za neki drugi uređaj.

Kako izgledaju naslage ako su se već stvorile

Ako se uređaj neko vrijeme upotrebljavao s vodom iz slavine, prethodno opisane mineralne naslage obično se pojavljuju kao kredasta, bjelkasta prevlaka na metalnim površinama unutar spremnika ili kućišta ćelije koje dolaze u dodir s vodom. Izgledom su slične kamencu koji se stvara u kuhalu za vodu upotrebljavanom s tvrdom vodom. Ne ispiru se brzim brisanjem kao rastresita prašina jer je riječ o mineralnoj naslazi vezanoj uz površinu, a ne o nečistoći koja samo leži na njoj. Ako primijetite takve naslage, to je znak da ubuduće trebate prijeći na vodu koja zadovoljava navedenu vrijednost TDS-a; u priručniku provjerite navodi li proizvođač određeni postupak čišćenja ili uklanjanja kamenca, jer to nije obuhvaćeno samom specifikacijom kvalitete vode.

Kako nabaviti i provjeriti vodu koja zadovoljava specifikaciju

U praksi tri vrste vode mogu zadovoljiti zahtjev manji od 3 ppm: kupovna destilirana voda, voda obrađena kućnim sustavom reverzne osmoze i voda iz namjenskog deionizacijskog sustava. Obična voda iz slavine, filtrirana voda iz slavine te većina flaširanih izvorskih ili mineralnih voda ne zadovoljavaju uvjet jer nijedan od tih postupaka nije namijenjen uklanjanju otopljenih iona do te razine. Ako već imate sustav RO ili DI, obično je dovoljno provjeriti očitanje njegove izlazne vode kako biste potvrdili da zadovoljava uvjet; ako se oslanjate na kupovnu destiliranu vodu ili niste sigurni u svoj sustav filtracije, jednostavan ručni TDS-metar daje izravno očitanje u nekoliko sekundi, što je pouzdanija provjera od procjene vode prema okusu ili bistroći. Vrijedi također imati na umu da se dolijevanjem vode iz slavine „samo ovaj put” ponovno unose upravo oni ioni koje specifikacija treba isključiti. Jedno takvo punjenje samo po sebi neće zaprljati ćeliju, ali kamenac i koroziju opisane iznad uzrokuje nakupljanje tijekom ponovljenih punjenja, a ne bilo koja pojedinačna čaša vode.

Prije sljedećeg punjenja provjerite specifikaciju ili priručnik svojeg uređaja i točnu vrijednost TDS-a koju navodi, jer i drugi Hydrionovi modeli za inhalaciju vodika i generatori imaju vlastite zahtjeve za kvalitetu vode navedene u specifikacijama, čak i ako brojčana vrijednost ovdje nije ponovljena. Ako uz uređaj postavljate i bocu za vodu obogaćenu vodikom, postupak čišćenja i svakodnevne uporabe tog zasebnog uređaja opisan je u ovom vodiču za postavljanje i održavanje, koji objašnjava što zahtijeva priručnik same boce.