Miért kell desztillált vagy tiszta víz a hidrogéngépbe? (TDS-határértékek)

Ha a Hydrion Zenith adatlapján ez áll: „Tiszta víz / desztillált víz (TDS < 3 ppm)”, annak a számnak fontos szerepe van. Ez jelöli a határt aközött, hogy a gép elektrolizáló cellája éveken át működhet-e a vízzel, vagy az lassan belülről elszennyezi. Ennek oka abban rejlik, hogy mit tesz a gépben lévő protoncserélő membrán (PEM) a hidrogéngáz előállításához, és hogyan viselkednek a közönséges csapvízben oldott ásványi anyagok, amikor bekerülnek ebbe a folyamatba.

• Az előírás egy érték, nem egy vízmárka. A desztillált, az ioncserélt és a fordított ozmózissal tisztított víz is megfelelő lehet, amennyiben az összes oldott anyag mért értéke a gyártó által megadott határ alatt marad.
• A membrán hatékony működéséhez kevés iont tartalmazó víz kell. A csapvízben oldott ásványi anyagok nem jutnak át a membránon úgy, ahogyan a hidrogénionok; ehelyett a cella belsejében rakódnak le.
• A lerakódás fokozatosan halmozódik fel. Egy pohár csapvíz nem teszi tönkre a gépet, de a rendszeres utántöltések összeadódnak, ahogyan a vízkő is felgyűlik a vízforralóban.
• Egy egyszerű TDS-mérővel eldönthető a kérdés minden olyan vízforrásnál, amelynek minőségében nem vagy biztos, így nem kell az íz vagy a tisztaság alapján találgatnod.

Mit jelent az adatlapon a „tiszta víz / desztillált víz (TDS < 3 ppm)” előírás?

A Zenith specifikációja egyértelműen megadja az előírást: „Vízigény: tiszta víz / desztillált víz (TDS < 3 ppm)”; a termékoldal máshol ugyanezt így fogalmazza meg: „Desztillált vagy tisztított víz (TDS 3 ppm alatt). Ez tisztán tartja a membránt, a hidrogén tisztasága pedig 99,99%” (forrás: a Hydrion Zenith termékoldala). A TDS az összes oldott szilárd anyag angol rövidítése; értékét milliomodrészben mérik, és azt mutatja meg, körülbelül mennyi ásványi ion található egy adott vízmintában. Egy szupermarketben kapható palackozott desztillált víz, az otthoni fordított ozmózisos rendszeren átengedett víz vagy egy ioncserélő patronból származó víz egyaránt 3 ppm alá kerülhet, ezért az előírás egyetlen módszer megnevezése helyett „tiszta víz / desztillált víz” kifejezést használ. A gyakorlatban ez kizárja a csapvizet, a legtöbb palackozott forrás- vagy ásványvizet, valamint az egyszerű szénszűrővel szűrt vizet, mivel ezek az eljárások nem arra szolgálnak, hogy eltávolítsák az oldott ionokat. Ha szeretnéd megérteni, hogyan működik a TDS-mérő, és általában milyen érték számít jónak a háztartási víznél, arról a víz TDS-értékéről szóló külön útmutatóban olvashatsz; ez a cikk arra összpontosít, hogy a Zenith esetében miért éppen itt húzódik a határ.

Miért van szükség a PEM-elektrolízishez kifejezetten kevés iont tartalmazó vízre?

A Zenith hidrogéngázt protoncserélő membrános (PEM) elektrolízissel állít elő: egy vékony membrán helyezkedik el két elektróda között, és az elektromos áram vízmolekulákat bont szét, így a hidrogénionok áthaladnak a membránon egyik oldalról a másikra, ahol hidrogéngázzá egyesülnek. A membrán kifejezetten a hidrogénionok átengedésére készült, nem pedig a vízben esetlegesen oldott összes többi anyagéra. Ha a víz ásványi ionokat és más szennyeződéseket tartalmaz – ahogy a közönséges csapvíz –, ezek az ionok nem jutnak át rajta úgy, ahogyan a hidrogénionoknak kellene. Ehelyett magán a cellán rakódnak le; az elektrolizáló berendezésekről szóló útmutatók szerint ez visszafordíthatatlan károsodást okoz: csökkenti a membrán használható felületét, vagyis ugyanakkora elektromos teljesítmény kevesebb hidrogént állít elő, nagyobb erőfeszítéssel (forrás: Miért fontos az ioncserélt víz a hidrogéngenerátoroknál?). Ahogy a cella így veszít a hatékonyságából, egyre több energiát fogyaszt és jobban felmelegszik, miközben megpróbálja tartani a teljesítményt. Ez az oka annak is, hogy a PEM-alapú hidrogénberendezések gyártói általában nem tekintik a nem megfelelő vízminőséggel való működtetést kisebb karbantartási mulasztásnak, hanem a készülék garanciális használatán kívülinek tartják. Ha részletesebben érdekel, hogyan működnek a SPE/PEM-membránok a Hydrion hidrogénes vízkészülékeiben, ez a működést bemutató cikk a jelen cikkhez szükségesnél alaposabban ismerteti az elektrolízis folyamatát.

Mit tesznek valójában a csapvíz ásványi anyagai a gép belsejében?

A folyamat akkor válik kézzelfoghatóvá, ha megnézzük, pontosan mit tesz a csapvíz kalcium- és magnéziumionja az elektrolízis megindulásakor. Amikor áram halad át a cellán, ezek az ionok hidroxidok formájában kiválnak a katódon, és vízkőréteget képeznek az elektróda felületén. Egy elektrolizált vizet előállító berendezést tárgyaló szabadalom ezt közvetlenül leírja: a csapvízben lévő kalcium és magnézium „kiválik a katódlemez felületén, vízkövet képez, és rontja az elektrolízis hatékonyságát” (forrás: US 6,251,259 B1 szabadalom). A szemközti elektródánál a legtöbb csapvízben jelen lévő kloridionok külön korróziós reakciót indíthatnak el. Az ionokkal szennyezett vízzel végzett PEM-elektrolízis kutatása pedig arra jutott, hogy a membrán természetesen savas működési környezete miatt ez a kloridok által kiváltott elektródakárosodás kifejezetten a PEM-rendszerekben jelent nagyobb kockázatot, mint más elektrolízises megoldásokban (forrás: Ion-szelektív határfelület kialakítása a szennyezett víz tartós elektrolíziséhez). A tanulmány a szokásos csapvíznél jóval magasabb, a tengervízre jellemző ionkoncentrációjú vízzel végzett elektrolízist vizsgálta, ezért a meghibásodás pontos időzítése nem vonatkoztatható közvetlenül arra, hogy mi történik, ha egy Zenith tartályába csapvizet töltesz. Ami viszont általánosítható, az az alapmechanizmus: a közönséges vízben lévő kalcium-, magnézium- és kloridionok aktívan szennyezik és korrodálják a PEM-cellát, nem pedig tétlenül maradnak benne; és minél több ilyen ionnal dolgozik fel idővel a cella, annál nagyobb mértékben halmozódik fel a károsodás.

Miért mások a hidrogénes vizes palackokra vonatkozó vízhasználati tanácsok?

A hidrogénes vizes palack hasonló elektrolízises elven működik, de jóval kisebb méretben és egyszerre csak néhány percig. Ezért a palackra vonatkozó vízminőségi útmutatás nem feltétlenül egyezik meg a folyamatosan működő inhalációs gépével, például a Zenithével. A hidrogénes vizes palackhoz megfelelő vízről szóló külön útmutató ismerteti ezt a különbséget, és azt, miben tér el valójában a csapvíz használhatósága a kétféle készüléknél. A Zenith esetében a rövid válasz az, hogy az adatlapja kifejezetten megadja az előírást, így nem kell abból kiindulva találgatnod, hogy máshol mi elfogadható.

Milyen a lerakódás, ha már kialakult?

Ha egy gépet egy ideje csapvízzel használnak, a fent leírt ásványi vízkő jellemzően krétás, fehéres bevonatként jelenik meg a tartály vagy a cellaház belső, vízzel érintkező fémfelületein. Hasonlít a kemény vízzel használt vízforralóban kialakuló vízkőhöz. Egy gyors áttörléssel nem távolítható el úgy, mint a laza por, mert a felülethez kötődő ásványi lerakódásról van szó, nem pedig olyan szennyeződésről, amely csak rajta ül. Ha ilyen lerakódást látsz, az annak a jele, hogy ezentúl az előírt TDS-értéknek megfelelő vizet kell használnod. Érdemes a kézikönyvben ellenőrizni, hogy a gyártó ismertet-e külön tisztítási vagy vízkőmentesítési lépést az ilyen lerakódás eltávolítására, mivel ez már nem tartozik magához a vízminőségi előíráshoz.

Az előírásnak megfelelő víz beszerzése és ellenőrzése

A gyakorlatban háromféle víz felelhet meg a 3 ppm alatti értéknek: az üzletben vásárolt desztillált víz, az otthoni fordított ozmózisos rendszerrel kezelt víz, valamint a külön ionmentesítő berendezésből származó víz. A közönséges csapvíz, a szűrt csapvíz és a legtöbb palackozott forrás- vagy ásványvíz nem megfelelő, mert ezek az eljárások egyike sem arra készült, hogy ilyen alacsony szintre csökkentse az oldott ionok mennyiségét. Ha már van RO- vagy DI-rendszered, általában elég ellenőrizned a saját kimeneti vízértékét, hogy meggyőződj róla, megfelel az előírásnak. Ha bolti desztillált vizet használsz, vagy nem vagy biztos abban, hogy megfelelő-e a szűrőrendszered, egy egyszerű, kézi TDS-mérő másodpercek alatt közvetlen értéket mutat. Ez megbízhatóbb ellenőrzés, mint az íz vagy a tisztaság alapján megítélni a vizet. Arra is érdemes ügyelni, hogy ha „csak most az egyszer” csapvízzel töltöd fel a gépet, azzal éppen azokat az ionokat juttatod vissza a rendszerbe, amelyeket az előírás távol kíván tartani. Egyetlen alkalom önmagában nem szennyezi el a cellát, de a fent leírt vízkövet és korróziót nem egyetlen pohár, hanem az ismételt feltöltések során felhalmozódó hatás okozza.

A következő feltöltés előtt érdemes ellenőrizned a saját géped adatlapján vagy kézikönyvében a pontosan megadott TDS-értéket, mivel a Hydrion többi hidrogén-inhalációs gépének és generátorának specifikációja is tartalmaz saját vízminőségi előírást, még akkor is, ha az itt szereplő érték nincs mindenhol megismételve. Ha a gép mellett hidrogénes vizes palackot is használsz, a külön készülék tisztítási és mindennapos használati rutinjáról ez a beüzemelési és karbantartási útmutató ad tájékoztatást, lépésről lépésre végigvezetve azon, mit ír elő a palack saját kézikönyve.