Kodėl vandenilio aparatuose reikia distiliuoto arba gryno vandens (TDS ribos)

Jei jūsų Hydrion Zenith specifikacijoje nurodyta „Grynas vanduo / distiliuotas vanduo (TDS < 3 ppm)“, šis skaičius svarbus. Jis nubrėžia ribą tarp vandens, su kuriuo aparato elektrolizės elementas gali veikti metų metus, ir vandens, kuris pamažu užterš jo vidų. Taip nutinka dėl to, ką aparato viduje esanti protonų mainų membrana (PEM) daro gamindama vandenilio dujas ir kaip į šį procesą įtraukti įprastame vandentiekio vandenyje ištirpę mineralai.

• Specifikacijoje nurodytas skaičius, o ne vandens prekės ženklas. Tinka distiliuotas, dejonizuotas ir atvirkštinio osmoso būdu išvalytas vanduo, jei bendras ištirpusių kietųjų medžiagų kiekis neviršija gamintojo nurodytos ribos.
• Kad membrana veiktų efektyviai, vanduo turi turėti mažai jonų. Vandentiekio vandenyje ištirpę mineralai per membraną nepraeina taip, kaip vandenilio jonai – jie nusėda elemento viduje.
• Nuosėdos kaupiasi palaipsniui. Viena stiklinė vandentiekio vandens nesugadins aparato, tačiau pilant tokį vandenį pakartotinai, nuosėdų susikaupia, kaip virdulyje kaupiasi kalkės.
• Paprastas TDS matuoklis padės išsiaiškinti, ar jūsų pasirinktas vandens šaltinis tinka, užuot spėliojus pagal skonį ar skaidrumą.

Ką reiškia specifikacijoje nurodyta sąlyga „grynas vanduo / distiliuotas vanduo (TDS < 3 ppm)“

Pačioje Zenith specifikacijoje reikalavimas nurodytas aiškiai: „Vandens reikalavimai: grynas vanduo / distiliuotas vanduo (TDS < 3 ppm)“. Kitoje produkto puslapio vietoje rašoma: „Distiliuotas arba išgrynintas vanduo (TDS mažiau nei 3 ppm). Taip membrana išlieka švari, o vandenilio grynumas siekia 99,99 %“ (šaltinis: Hydrion Zenith produkto puslapis). TDS reiškia bendrą ištirpusių kietųjų medžiagų kiekį, matuojamą milijoninėmis dalimis, ir apytiksliai parodo, kiek mineralų jonų yra vandens mėginyje. Prekybos centre įsigytas distiliuotas vanduo, vanduo iš buitinės atvirkštinio osmoso sistemos arba vanduo iš dejonizavimo kasetės gali atitikti mažesnę nei 3 ppm ribą. Todėl specifikacijoje nurodomas „grynas vanduo / distiliuotas vanduo“, o ne vienas konkretus paruošimo būdas. Praktikoje tai reiškia, kad netinka vandentiekio vanduo, dauguma šaltinio ar mineralinio vandens buteliuose ir vien anglies filtru filtruotas vanduo, nes nė vienas iš šių būdų nėra skirtas ištirpusiems jonams pašalinti. Jei norite sužinoti, kaip veikia TDS matuoklio rodmenys ir koks skaičius laikomas tinkamu įprastam buitiniam vandeniui, apie tai rašome atskirame vandens TDS vadove; šiame straipsnyje dėmesį skiriame tam, kodėl Zenith nustatyta būtent tokia riba.

Kodėl PEM elektrolizei būtinas mažai jonų turintis vanduo

Zenith viduje vandenilio dujos gaminamos protonų mainų membranos (PEM) elektrolizės būdu: tarp dviejų elektrodų yra plona membrana, o elektros srovė skaido vandens molekules, kad vandenilio jonai pereitų per membraną iš vienos pusės į kitą, kur vėl susijungia į vandenilio dujas. Ši membrana sukurta praleisti būtent vandenilio jonus, o ne viską, kas dar ištirpę vandenyje. Kai vandenyje yra mineralų jonų ir kitų priemaišų, kaip įprastame vandentiekio vandenyje, šie jonai nepraeina taip, kaip turėtų praeiti vandenilio jonai. Vietoj to jie nusėda pačiame elektrolizės elemente. Elektrolizės įrangos gairėse nurodoma, kad dėl šių nuosėdų atsiranda negrįžtama žala: sumažėja membranos darbinis paviršiaus plotas, todėl toks pats elektros energijos kiekis pagamina mažiau vandenilio, o pastangų reikia daugiau (šaltinis: Kodėl vandenilio generatoriams svarbus dejonizuotas vanduo). Elementui prarandant efektyvumą, jis naudoja daugiau energijos ir labiau įkaista, stengdamasis išlaikyti našumą. Todėl PEM pagrindu veikiančios vandenilio įrangos gamintojai netinkamos kokybės vandens naudojimą paprastai laiko naudojimu ne pagal garantijos sąlygas, o ne nedideliu priežiūros trūkumu. Daugiau apie tai, kaip SPE/PEM membranos veikia įvairiuose Hydrion vandenilio vandens produktuose, skaitykite šiame veikimo principo paaiškinime, kuriame elektrolizės procesas aptariamas išsamiau, nei reikia šiame straipsnyje.

Kas iš tikrųjų nutinka vandentiekio vandens mineralams aparato viduje

Procesas tampa aiškesnis pažvelgus į tai, ką prasidėjus elektrolizei konkrečiai daro vandentiekio vandenyje esantys kalcio ir magnio jonai. Srovei tekant per elementą, šie jonai katode nusėda hidroksidų pavidalu ir ant elektrodo paviršiaus suformuoja nuosėdų sluoksnį. Elektrolizuoto vandens įrangai skirtame patente tai aprašoma tiesiogiai: vandentiekio vandenyje esantis kalcis ir magnis „nusėda ant katodo plokštės paviršiaus, virsta nuosėdomis ir mažina elektrolizės efektyvumą“ (šaltinis: JAV patentas 6 251 259 B1). Priešingame elektrode dėl chlorido jonų, kurių yra daugumoje vandentiekio vandens, gali vykti atskira koroziją sukelianti reakcija. PEM elektrolizės, vykdytos naudojant jonais užterštą vandenį, tyrime nustatyta, kad dėl natūraliai rūgštinių membranos veikimo sąlygų chloridų sukeliama elektrodų korozija PEM sistemoms kelia didesnę riziką nei kitų konstrukcijų elektrolizės įrenginiams (šaltinis: Jonams selektyvios sąsajos kūrimas patvariai nešvaraus vandens elektrolizei). Šiame tyrime elektrolizė buvo vykdoma vandenyje, kurio jonų koncentracija buvo daug didesnė ir artimesnė jūros vandens koncentracijai nei įprastame vandentiekio vandenyje, todėl konkretaus gedimo laiko negalima tiesiogiai pritaikyti buitiniam vandentiekio vandens kiekiui Zenith aparate. Tačiau galima pritaikyti patį mechanizmą: įprastame vandenyje esantys kalcio, magnio ir chlorido jonai aktyviai teršia ir ardo PEM elementą, o ne lieka jame nekenksmingai. Kuo daugiau jų elementas apdoroja laikui bėgant, tuo labiau kaupiasi žala.

Kuo skiriasi vandenilio vandens buteliuko vandens rekomendacijos

Vandenilio vandens buteliuke naudojamas panašus elektrolizės principas, tačiau daug mažesniu mastu ir tik kelias minutes vienu kartu. Todėl vandens kokybės rekomendacijos buteliukui nebūtinai tokios pačios kaip nuolat veikiančiam įkvėpimo aparatui, pavyzdžiui, Zenith. Atskirame vadove apie tai, koks vanduo tinka vandenilio vandens buteliukui, paaiškinamas šis skirtumas ir tai, kuo skiriasi vandentiekio vandens tolerancija šių dviejų tipų įrenginiuose. Trumpai tariant, Zenith specifikacijoje reikalavimas nurodytas aiškiai, todėl nereikia spėlioti pagal tai, koks vanduo priimtinas kitur.

Kaip atrodo nuosėdos, jei jos jau susidarė

Jei aparatas kurį laiką buvo naudojamas su vandentiekio vandeniu, pirmiau aprašytos mineralų nuosėdos paprastai atrodo kaip kreidą primenanti balkšva danga ant vandens liečiamų metalinių paviršių talpyklos ar elemento korpuso viduje. Ji panaši į kalkių nuosėdas, susidarančias kietu vandeniu naudojamame virdulyje. Jos nenuvalysite greitai perbraukę šluoste, kaip nuvalytumėte birias dulkes, nes tai prie paviršiaus prilipusios mineralų nuosėdos, o ne ant jo nusėdusios šiukšlės. Pastebėję tokias nuosėdas, ateityje naudokite vandenį, atitinkantį nurodytą TDS reikšmę. Ar gamintojas nurodo konkretų valymo ar kalkių šalinimo būdą tokioms nuosėdoms pašalinti, patikrinkite vadove, nes vandens kokybės specifikacija šio klausimo neapima.

Kaip įsigyti ir patikrinti specifikaciją atitinkantį vandenį

Praktiškai mažesnę nei 3 ppm ribą gali atitikti trijų kategorijų vanduo: parduotuvėje įsigytas distiliuotas vanduo, buitinės atvirkštinio osmoso sistemos išvalytas vanduo ir specialios dejonizavimo sistemos vanduo. Įprastas vandentiekio vanduo, filtruotas vandentiekio vanduo ir dauguma šaltinio ar mineralinio vandens buteliuose netinka, nes nė viena iš šių valymo sistemų nėra skirta ištirpusiems jonams pašalinti iki tokio lygio. Jei jau turite RO arba DI sistemą, jos išleidžiamo vandens rodmens paprastai pakanka patvirtinti, kad vanduo atitinka reikalavimą. Jei naudojate parduotuvėje įsigytą distiliuotą vandenį arba nesate tikri dėl savo filtravimo sistemos, paprastas rankinis TDS matuoklis per kelias sekundes parodys tikslų rodmenį. Tai patikimesnis patikrinimas nei vandens vertinimas pagal skonį ar skaidrumą. Taip pat verta prisiminti, kad įpylus vandentiekio vandens „tik šį vieną kartą“ į vandenį vėl patenka būtent tie jonai, kurių specifikacijoje nurodyta vengti. Vienas toks atvejis pats savaime neužterš elemento, tačiau nuosėdos ir korozija, aprašytos aukščiau, susidaro dėl daugkartinio pildymo, o ne dėl vienos stiklinės vandens.

Prieš kitą kartą pildydami vandenį, patikrinkite savo aparato specifikaciją arba vadovą ir sužinokite tikslų jame nurodytą TDS rodiklį, nes ir kiti Hydrion vandenilio įkvėpimo aparatai bei generatoriai savo specifikacijose turi vandens kokybės reikalavimus, net jei čia jų skaičiai nekartojami. Jei kartu su aparatu naudojate vandenilio vandens buteliuką, atskiro įrenginio valymo ir kasdienio naudojimo tvarka aprašyta šiame paruošimo ir priežiūros vadove, kuriame paaiškinama, ko reikalaujama paties buteliuko instrukcijoje.