Voda s vodikom kod kuće: sigurne metode i rizični trikovi (zašto je elektroliza baterijom loša ideja)

Ako ste naišli na videozapis ili objavu na forumu u kojoj se baterija od 9 volti ili akumulator spušta u čašu slane vode kako bi se napravila „voda obogaćena vodikom kod kuće”, iskren je odgovor da to nije siguran način dodavanja vodika u vodu koju namjeravate piti. Provođenjem električne struje kroz vodu dio se vode doista razdvaja na vodik i kisik, ali obična voda iz slavine gotovo uvijek sadrži kloride, a kućne žice i baterije nisu namijenjene za tu svrhu. Spojite li te dvije činjenice, kuhinjski pokus prestaje biti prečac do vode obogaćene vodikom i postaje izvor klora u plinovitom stanju i neventilirane zapaljive plinske smjese.

• Provođenjem struje kroz vodu može se osloboditi vodik, ali kloridi koji su već prisutni u vodi iz slavine (i u svakoj dodanoj soli) reagiraju na pozitivnoj elektrodi prije kisika, pri čemu nastaje klor.
• Uobičajeni materijali za elektrode, poput čelika, aluminija ili bakra, nisu inertni metali koje koristi kontrolirana oprema za elektrolizu, pa sama elektroda može sudjelovati u reakciji umjesto da ostane neutralna.
• Vodik i kisik koji se zajedno ispuštaju u otvoreni prostor mogu se nakupiti u smjesu koja ostaje zapaljiva u neobično širokom rasponu koncentracija, zbog čega industrijska oprema ta dva plina drži odvojenima i odvodi ih ventilacijom.
• Tableta za vodik na bazi magnezija pokreće istu osnovnu reakciju — metal reagira s vodom — u zatvorenom obliku koji se sam ograničava i ne zahtijeva struju, žice ni dodanu sol.

Zašto ljudi pokušavaju napraviti vodu obogaćenu vodikom pomoću baterije

Privlačnost je očita: baterija, dvije žice i čaša koju već imate djeluju kao besplatna alternativa boci, vrču ili generatoru za vodu obogaćenu vodikom. U većini izvedbi tog trika u vodu se najprije doda prstohvat kuhinjske soli ili sode bikarbone, uz obrazloženje da obična voda iz slavine sama po sebi ne provodi dovoljno dobro električnu struju, a dodani ioni ubrzavaju protok struje i stvaranje mjehurića. Ako se prosuđuje isključivo prema cijeni, ta logika drži vodu. No zanemaruje se što dodana sol i izloženi metal zapravo kemijski čine vodi, a upravo je to pitanje na koje ovaj članak odgovara — ne pitanje je li takav sklop jeftin ili ga je lako sastaviti.

Što se zapravo događa kada kroz vodu iz slavine provodite struju

Provođenje istosmjerne struje kroz vodu doista je način njezina razdvajanja: vodik nastaje na negativnoj elektrodi (katodi), a kisik na pozitivnoj elektrodi (anodi) (izvor: Elektroliza vode). To je stvarna kemija, a ujedno i temeljni proces na kojem se zasnivaju SPE/PEM membrane koje se upotrebljavaju u pravilno konstruiranoj boci za vodu obogaćenu vodikom. Razlika između kontrolirane boce i otvorene čaše s dvije labave žice svodi se na to što je još prisutno u vodi i od čega su izrađene elektrode.

Zašto dodavanje soli pogoršava situaciju, umjesto da je poboljša

I voda iz slavine i svaka dodana kuhinjska sol unose kloridne ione, a na anodi se ti kloridni ioni oksidiraju prije vode, pa je plin koji ondje nastaje klor, a ne kisik (izvor: Elektroliza vode). To nije neznatna sporedna reakcija: riječ je o istoj kemiji koju industrija namjerno upotrebljava u klor-alkalijskom procesu za proizvodnju plinovitog klora iz slane vode, zbog čega se taj proces odvija u zatvorenim ćelijama posebno konstruiranima za tu namjenu, a ne u otvorenoj posudi (izvor: Klor-alkalijski proces). Kemijski gledano, dodavanjem soli u kućni pokus kako bi se ubrzalo stvaranje mjehurića dodaje se sastojak koji potiče stvaranje klora, a ne čistih plinova.

Zašto je važan materijal elektrode

Oprema namijenjena proizvodnji čistog vodika ili kisika upotrebljava inertne materijale za elektrode, poput platine ili platinizirane/obložene titanove anode, upravo zato što ti metali ne reagiraju s vodom ni s plinovima koji nastaju (izvor: Klor-alkalijski proces). Čelična spajalica, komad aluminijske folije ili priključci automobilskog akumulatora nisu ništa od toga. Kada se običan metal nalazi u vodi kroz koju prolazi električna struja, i sam metal može sudjelovati u reakciji te otpuštati metalne ione u vodu, povrh klora koji je već nastao djelovanjem kloridnih iona. Nijednu od tih pojava ne možete vidjeti ni okusiti dok se odvija, što je i jedan od razloga zašto sklop tijekom rada djeluje bezopasno.

Dvije opasnosti koje time nastaju: klor i neventilirana plinska smjesa

Prva je opasnost sam klor. Plinoviti klor iznimno je opasan i otrovan za većinu živih organizama (izvor: Klor), što je dovoljan razlog da reakciju koja ga proizvodi na kuhinjskom pultu odmah prekinete, a ne da je nastavite u zatvorenoj prostoriji. Ako iz čaše na kuhinjskom pultu dopire blag kemijski miris, to je znak da se reakcija odvija, a ne nevažna popratna pojava koju treba zanemariti.

Druga je opasnost sama plinska smjesa. Vodik ima neobično širok raspon zapaljivosti u zraku, otprilike od 4 % do 75 % volumena, za razliku od, primjerice, benzinskih para, koje su zapaljive samo u mnogo užem rasponu (izvor: Sigurnost vodika). Industrijska oprema za elektrolizu konstruirana je tako da vodik i kisik ostanu fizički odvojeni i da se odvode ventilacijom upravo iz tog razloga: zabilježen je incident iz 1975. godine, kada je nakon kvara elektrolizne ćelije vodik iscurio u vod kisika, pa su se ta dva plina pomiješala (izvor: Sigurnost vodika). U otvorenoj čaši s dvije uronjene žice oba se plina dižu izravno u okolni zrak, gdje se miješaju, što je bitno drukčija situacija od zatvorenog uređaja konstruiranog na temelju iste osnovne kemije.

Kako tableta za vodik sigurno pokreće istu osnovnu kemijsku reakciju

Tableta za vodik na bazi magnezija oslanja se na istu vrstu reakcije, u kojoj metal reagira s vodom, ali do nje dolazi obrnutim pristupom. Magnezij reagira s vodom stvarajući magnezijev hidroksid i plinoviti vodik, a reakcija se sama ograničava jer se nastali magnezijev hidroksid nakuplja na površini metala i postupno usporava daljnju reakciju (izvor: Magnezij). Cijeli proces pokreće kemijski sastav same tablete: odvija se reakcijom metala i vode u koju se tableta ubaci, a sam se postupno usporava kako se nakuplja površinski sloj.

Upravo u tableti Hydrion H2 taj je magnezij kombiniran s jabučnom i vinskom kiselinom, koje kontroliraju brzinu otapanja tablete nakon što se ubaci u čašu vode, a u uputama za proizvod navodi se da se jedna tableta ubaci u 500 ml vode, bez dodavanja ičega drugog. Ako želite saznati sve o sastavu ovakve tablete i razlogu za njega, ovaj pregled sastojaka tableta za vodik detaljnije ih obrađuje, a ovo objašnjenje što zapravo znači „8 PPM” govori što se zapravo mjeri vrijednošću otisnutom na etiketi. Za informacije o doziranju i svakodnevnoj upotrebi tableta, a ne o kemiji, korisnije je pročitati poseban vodič za tablete. Ovdje nije riječ o sloganu „tableta dobra, baterija loša”; važna je razlika u tome što se proizvedeni proizvod namijenjen isključivo dodiru s pitkom vodom ponaša predvidljivo, dok se baterija i par žica prenamijenjenih za sasvim drukčiju svrhu ne ponašaju tako.

Brz način razlikovanja sigurne metode od rizične

Ista četiri pitanja primjenjiva su i na mnogo više od ove jedne usporedbe te ih vrijedi imati na umu svaki put kada se na internetu pojavi nova metoda za „samostalnu izradu” vode obogaćene vodikom:

• Je li reakcija zatvorena ili ograničena na određeni prostor ili se odvija u otvorenoj čaši s izloženim metalom uronjenim u vodu?
• Zahtijeva li metoda vanjski izvor napajanja i ožičenje ili se odvija na temelju vlastite kemije nakon dodavanja vode?
• Je li predmet osmišljen i ispitan za dodir s pitkom vodom ili je prenamijenjen za drugu upotrebu, primjerice baterija, kabeli za paljenje automobila ili punjač za mobitel?
• Zahtijeva li metoda dodavanje soli ili nekog drugog dodatka kako bi „brže djelovala”? To je često znak da se potiče neželjena, a ne korisna sporedna reakcija.

Prije nego što isprobate bilo koju zamisao za samostalnu izradu vode obogaćene vodikom, provjerite je prema ta četiri pitanja, umjesto da je procjenjujete prema cijeni ili tome koliko uvjerljivo izgledaju mjehurići. Ova usporedba legitimnih metoda jednu uz drugu — tableta, magnezijevih štapića, boca, vrčeva i uređaja — pravo je mjesto ako pokušavate odlučiti koja vam metoda najbolje odgovara nakon što ste isključili improvizirani strujni krug.

Ništa od ovoga ne znači da samu vodu obogaćenu vodikom treba dočekati s nepovjerenjem; znači da je metoda s baterijom i žicama pogrešan način da je dobijete. Ako se zapravo pitate se o sigurnosti pijenja vode obogaćene vodikom nakon što je pravilno pripremljena, a ne o ovoj konkretnoj metodi iz kućne radinosti, vodič o sigurnosti vode obogaćene vodikom zasebno obrađuje tu temu. Čitatelju koji je upravo shvatio zašto je improvizirani strujni krug pogrešan alat za taj posao, tableta koja pokreće istu reakciju magnezija i vode u zatvorenom obliku namijenjenom jednoj svrsi izravniji je sljedeći korak, jer uopće ne zahtijeva žice ni elektrode o kojima bi trebalo razmišljati.