Lúgos-e a hidrogénes víz? Mit tesz a pH-val az elektrolízis

A hidrogénes víz nem a lúgos víz egyik változata. Az oldott hidrogéngáz SPE/PEM-elektrolízissel történő hozzáadása és a pH lúgos irányba tolása két külön dolog, és egy jól megtervezett hidrogénes palack az előbbit végzi, miközben az utóbbit alig befolyásolja. A Hydrion Core-on, egy membránalapú hidrogénes vizespalackon végzett független laborvizsgálat a kiinduló víz pH-értékét 6,28-nak, a kész, hidrogénnel dúsított vízét pedig 6,33-nak mérte: ez olyan csekély változás, amely belefér a mérések közötti normál eltérésbe, és nem jelent érdemi elmozdulást a lúgos tartomány felé. Ahhoz, hogy megértsük, miért van ez így, röviden át kell tekintenünk, mit mér a pH, és miben különbözik a hidrogénes palackban zajló elektrolízis a lúgosító vízionizátorban zajló elektrolízistől.

• A pH és a hidrogénkoncentráció két külön változó. A hidrogénes vizespalack célja az oldott H2 mennyiségének növelése, nem pedig a víz savasságának vagy lúgosságának megváltoztatása.
• A lúgosító vízionizátorok és az SPE/PEM-es hidrogénes palackok egyaránt elektrolízist használnak, de más célra. Az ionizátort arra tervezték, hogy a vizet egy savas és egy lúgos ágra válassza szét. A membrános hidrogénes palack elvezeti a melléktermékként keletkező gázt, és az ivóvizet egyetlen áramként tartja meg.
• A mért adatok is ezt támasztják alá. A Hydrion Core laborvizsgálata 0,05 pH-egységnyi változást mutatott a kiinduló és a kimenő víz között, ami nem jelent elmozdulást a lúgos tartományba.

Mit mér valójában a pH?

A pH a hidrogénionok (H+) és a hidroxidionok (OH-) arányát írja le egy folyadékban, egy 0-tól 14-ig terjedő skálán, amelynek semleges középpontja a 7-es érték (forrás: USGS Water Science School). A 7 alatti érték azt jelenti, hogy a vízben a hidroxidionokhoz képest több szabad hidrogénion van; a kémikusok ezt nevezik savasnak. A 7 feletti érték ennek az ellenkezőjét jelenti: több a hidroxidion, vagyis a víz a skála lúgos oldalára esik. A legtöbb csapvíz és palackozott víz közel van ehhez a semleges középponthoz, általában a 6-os értékek közepétől a 8-as értékek közepéig, a víz forrásától függően. Ez az alapérték azért fontos itt, mert bármilyen elektrolízises eljárás innen indul, mielőtt bármit megváltoztathatna.

Mindez egyelőre semmit sem mond a hidrogéngázról. A pH az ionok arányát fejezi ki, a molekuláris hidrogén (H2) pedig olyan oldott gáz, amely ettől az aránytól függetlenül viselkedik. Egy palack jelentősen növelheti az oldott H2 mennyiségét úgy, hogy közben az ionok aránya, és így a pH is közel marad a kiinduló értékhez. Hogy ez valóban így történik-e, az attól függ, hogyan alakították ki a készülékben zajló elektrolízist. Ezt érdemes legközelebb közelebbről is megvizsgálni.

Miért keverik össze a lúgos vizet és a hidrogénes vizet?

A félreértésnek valódi történeti háttere van. A lúgosító vízionizátorok ioncserélő membránnal végzett elektrolízist használnak, amelyet kifejezetten arra terveztek, hogy a beérkező vizet két külön ágra válassza: az egyik savasabb, a másik lúgosabb, az utóbbi pedig a csaphoz kerül, hogy megigyák (forrás: Lúgos víz, Wikipedia). Ugyanez az elektrolízises reakció a katódnál melléktermékként némi hidrogéngázt is termel. Éveken át a korai, hidrogénnel kapcsolatos kutatásokban megfigyelt előnyöket a víz megnövekedett lúgosságának tulajdonították, mivel a lúgosság volt az a tulajdonság, amelyre az ionizátort kifejezetten reklámozták. Ahogy fejlődött a molekuláris hidrogénnel kapcsolatos kutatás, a hatás egyre nagyobb részét tulajdonították a véletlenül keletkező H2-gáznak, nem pedig magának a pH-változásnak, hiszen a lúgos víz fogyasztása nem változtatja meg a szervezet saját belső pH-értékét, amely attól függetlenül szigorú szabályozás alatt áll, hogy mit iszunk (a fenti Wikipédia-összefoglaló szerint is). Ez az előzmény az oka annak, hogy néha azt feltételezik: a hidrogénes vizespalack ugyanúgy működik, mint egy lúgosító vízionizátor. Mindkét termék esetében ugyanazt az elektrolízist emlegetik, de a két készüléket nem ugyanarra tervezték.

Mire tervezték valójában a lúgosító vízionizátort?

Az ionizátor membránjának az a feladata, hogy szándékosan két külön ágra válassza a vizet. Ez a készülék teljes tervezési célja, a lúgos ág megemelt pH-értéke pedig – amelyet gyakran 8 és 10 közötti tartományként hirdetnek – a termék legfőbb jellemzője. A hidrogénes vizespalackot már a kezdetektől más feladatra tervezték, és a működési elv itt tér el igazán.

Miben más az SPE/PEM-elektrolízis?

Az SPE/PEM-es (szilárd polimer elektrolitos / protoncserélő membrános) hidrogénes palackban a membrán szűkebb feladatot lát el, mint az ionizátor membránja. Két elektróda között helyezkedik el, és csak a protonokat engedi át; az anódon keletkező oxigéngáz, valamint az esetleges nyomnyi ózon- vagy klórmelléktermékek egy külön kimeneti nyíláson távoznak, ahelyett hogy visszakeverednének az ivóvízbe (az SPE/PEM-elektrolízis teljes magyarázatát itt olvashatod, ha részletesebben is megismernéd a működési elvet). A Hydrion Core például platinából készült elektródákat használ ezzel a protoncserélő kialakítással, kifejezetten azért, hogy a víz egyetlen folyamatos áram maradjon, amely egyszerűen oldott hidrogéngázzal dúsul, ahelyett hogy két külön ágra – egy savasra és egy lúgosra – válna, ahogyan az ionizátorok esetében történik.

Ez a szétválasztás azt is megmagyarázza, miért fontos a melléktermékek kezelése a pH-n túl is. Egy megfelelő membrán nélküli készülék, illetve egy olyan, amelyben a membrán tömítése nem megfelelő, visszaengedheti a vízbe a távozó melléktermékek egy részét ahelyett, hogy kiengedné őket. Ez a víztisztaságot érintő szempont különbözik a cikkben tárgyalt pH-kérdéstől. Egy palack megfelelhet a pH-vizsgálaton, de attól még érdemes ellenőrizni, mennyire jól tartja távol a melléktermékként keletkező gázokat; ez a kialakítás egy másik részlete, mint amiről itt szó van.

Mért pH: mit mutatnak a vizsgálatok?

A működési elv ismertetése önmagában csak eddig visz, ezért érdemes feltételezések helyett egy tényleges mérési eredményt is megnézni. A Hydrion Core-on végzett független laborvizsgálat a hidrogénnel dúsítás előtti kiinduló víz pH-értékét 6,28-nak, az elkészült vízét pedig 6,33-nak mérte; a különbség körülbelül 0,05 pH-egység volt. Ez az érték olyan kicsi, hogy belefér ugyanazon víz két külön mérési sorozata között várható normál eltérésbe, és határozottan a semleges érték enyhén savas oldalán marad, ahelyett hogy a lúgosító ionizátorok által elérni kívánt lúgos tartományba lépne. Összehasonlításképpen: a lúgosító vízionizátorokat általában kialakításukból adódóan 8–10-es pH-értékű kimenő vízzel reklámozzák, így egy ekkora valódi pH-változást könnyű lenne megmérni és észrevenni; a 0,05 egységnyi eltérés nem ilyen.

Ez az eredmény kifejezetten a Hydrion Core-ra és a labor által megadott vizsgálati feltételekre vonatkozik, nem a piacon kapható összes hidrogénes vizespalackra. Egy olyan készülék, amely protoncserélő membrán helyett közvetlenül a vízbe merített csupasz elektródákat használ, vagy amelynek a tömítése sérült, másképp viselkedhet. Az ilyen eltérés azonban tisztasági vagy melléktermék-problémára utalna, nem arra, hogy a hidrogénes víz általában megemeli a pH-t. Ha egy adott termék saját adatait szeretnéd ellenőrizni, nem pedig egy teljes termékkategóriára vonatkozó állítást elfogadni, ez az útmutató bemutatja, hogyan mérhető a víz hidrogéntartalma, és mely eszközök adnak valódi mérési eredményt.

Miért nem a pH a fontos mérőszám ebben az esetben?

A hidrogénes vízben a hatást kiváltó molekula az oldott H2-gáz, amelynek mennyiségét rendszerint parts per billionben (ppb) vagy milligramm/literben adják meg. Ez a koncentráció határozza meg, hogy a víz valójában mennyi hidrogént tartalmaz, a pH-értéktől függetlenül. A szervezet gázként szívja fel az oldott H2-t, függetlenül attól, hogy a víz pH-értékét 6,3-nak vagy 7,1-nek mérték-e. Ezért egy kisebb pH-eltérés egyik vagy másik irányban nem árulja el, hogy a palack megfelelően működik-e. Ha a pH helyett magára a koncentrációszámításra vagy kíváncsi, ez a ppb és ppm közötti különbséget bemutató összefoglaló ismerteti, jellemzően milyen értéket céloznak meg, és miért.

A víz pH-értékét a szervezet saját kémiájával összevetve is érdemes a helyén kezelni: a gyomorsav pH-ja nagyjából 1,5 és 3,5 között van, vagyis sokkal savasabb minden elfogyasztott ivóvíznél. Ezért az üvegben lévő víz pH-értékének csekély különbsége nem számít érdemi változónak, mire a víz a gyomorba kerül. Egyes eladók az ORP- (oxidációs-redukciós potenciál) értékekkel próbálják gyorsan jelezni, „mennyi hidrogén van ebben a vízben”, az ORP-t azonban a pH és az oldott ásványianyag-tartalom is befolyásolja. A negatív ORP-érték ezért legfeljebb nagyjából jelzi az irányt, nem pedig pontosan méri a pH-t vagy a H2-koncentrációt. A készülék ORP-értékét ezt a fenntartást szem előtt tartva érdemes kezelni, nem pedig valaminek a konkrét bizonyítékaként.

Mit ellenőrizz a pH helyett?

Ha hidrogénes vizespalackot értékelsz, önmagában a pH-érték keveset mond. Hasznosabb kiindulópont, hogy a gyártó milyen elektrolízises módszert ismertet: a megadott membránnal és elektródaanyaggal készült SPE/PEM-kialakítás konkrét, ellenőrizhető információt ad. Ezzel szemben érdemes alaposan elolvasni azt a termékleírást, amely csak „ionizált” vagy „lúgos hidrogénes vizet” ígér a működési elv ismertetése nélkül, mivel a két eljárás valóban különböző vizet eredményez. Ezután keress harmadik fél által végzett vizsgálatból vagy gázkromatográfos ellenőrzésből származó koncentrációs adatokat, ne csak egy marketingcélú ppb-értéket. Ugyanígy jártunk el a Hydrion Core fenti adataival is: azokat külső labor mérte, nem a gyártó állította. A megadott pH-értéket a tisztaság és az állandóság jelzéseként érdemes kezelni: ha a kiinduló és a kimenő víz pH-ja közel marad egymáshoz, az összhangban van a megfelelően tömített membrán működésével; ez nem egészségügyi állítás egyik irányban sem.

A Hydrion Core Hidrogénes vizespalack az a készülék, amelyen a cikkben közölt pH-adatokat mérték. A fent ismertetett PEM-elektródás kialakítással készült, és független labor vizsgálta, nem csupán marketinganyag ír róla. Ha a hidrogénes és a lúgos víz mint termékkategóriák átfogóbb összehasonlítására vagy kíváncsi, beleértve a félreértést eredményező előzményeket is, ez az összehasonlító útmutató részletesebben tárgyalja a témát. Ha pedig a különböző mérőműszerek és készülékek mérési pontosságát szeretnéd összehasonlítani, a hamarosan megjelenő, oldott hidrogén mérésére szolgáló műszereket bemutató összehasonlítás azt vizsgálja meg, mely eszközökben érdemes megbízni.