Vandenilinis vanduo namuose: saugūs būdai ir rizikingi triukai (kodėl elektrolizė su baterija – bloga mintis)

Jei matėte vaizdo įrašą ar forumo įrašą, kuriame 9 voltų arba automobilio akumuliatorius nuleidžiamas į stiklinę sūdyto vandens, kad būtų pagamintas „namų sąlygomis ruošiamas vandenilio vanduo“, atsakymas paprastas: tai nėra saugus būdas į vandenį, kurį ketinate gerti, įterpti vandenilio. Leidžiant elektros srovę per vandentiekio vandenį, dalis jo iš tiesų skyla į vandenilį ir deguonį, tačiau įprastame vandentiekio vandenyje beveik visada yra chloridų, o buitiniai laidai ir baterijos nėra skirti tokiam darbui. Sudėjus šiuos du faktus, eksperimentas ant virtuvės stalviršio iš trumpesnio kelio iki vandenilio vandens virsta chloro dujų ir nevėdinamo degaus dujų mišinio šaltiniu.

• Leidžiant srovę per vandenį gali išsiskirti vandenilis, tačiau vandentiekio vandenyje jau esantys chloridai (taip pat ir papildomai įberta druska) teigiamajame elektrode paprastai reaguoja anksčiau už deguonį, todėl susidaro chloras.
• Įprastos elektrodų medžiagos, tokios kaip plienas, aliuminis ar varis, nėra inertiški metalai, naudojami kontroliuojamai elektrolizei skirtoje įrangoje, todėl pats elektrodas gali dalyvauti reakcijoje, o ne išlikti neutralus.
• Į aplinkos orą kartu išsiskyręs vandenilis ir deguonis gali susikaupti ir sudaryti mišinį, kuris išlieka degus neįprastai plačiame koncentracijų diapazone. Būtent todėl pramoninėje įrangoje šios dujos atskiriamos ir išleidžiamos į išorę.
• Magnio pagrindu pagaminta vandenilio tabletė tą pačią pagrindinę reakciją – metalo reakciją su vandeniu – sukelia kontroliuojamoje, savaime apribojamoje formoje, kuriai nereikia nei elektros, nei laidų, nei papildomos druskos.

Kodėl žmonės bando gaminti vandenilio vandenį su baterija

Šis sumanymas iš pirmo žvilgsnio patrauklus: baterija, du laidai ir jau turima stiklinė atrodo kaip nemokama alternatyva vandenilio vandens buteliui, ąsočiui ar generatoriui. Daugumoje šio triuko variantų į vandenį iš pradžių įberiama žiupsnelis valgomosios druskos arba geriamosios sodos, nes manoma, kad paprastas vandentiekio vanduo pats savaime nepakankamai gerai praleidžia elektrą, o papildomi jonai pagreitina srovės tekėjimą ir burbuliukų susidarymą. Vertinant vien kainą, ši logika atrodo pagrįsta. Tačiau joje neatsižvelgiama į tai, ką druska ir neapsaugotas metalas iš tikrųjų daro vandeniui chemiškai. Būtent į šį klausimą, o ne į tai, ar šį įrenginį pigu ar lengva surinkti, atsako šis straipsnis.

Kas iš tikrųjų vyksta leidžiant srovę per vandentiekio vandenį

Leidžiant nuolatinę elektros srovę per vandenį, jį iš tiesų galima suskaidyti: prie neigiamojo elektrodo (katodo) susidaro vandenilio dujos, o prie teigiamojo elektrodo (anodo) – deguonis (šaltinis: Vandens elektrolizė). Tai tikra chemija, be to, būtent šiuo procesu grindžiamos tinkamai suprojektuotuose vandenilio vandens buteliuose naudojamos SPE/PEM membranos. Skirtumas tarp kontroliuojamo butelio ir atviros stiklinės su dviem palaidais laidais priklauso nuo to, kokių kitų medžiagų yra vandenyje ir iš ko pagaminti elektrodai.

Kodėl įberti druskos yra blogiau, o ne geriau

Tiek vandentiekio vanduo, tiek papildomai įberta valgomoji druska įneša chlorido jonų, o anode šie jonai oksiduojasi anksčiau už vandenį, todėl ten susidaro ne deguonis, o chloras (šaltinis: Vandens elektrolizė). Tai nėra menka šalutinė reakcija: būtent šią chemiją pramonėje sąmoningai pasitelkia chloršarmio procesui, kurio metu iš sūraus vandens gaminamos chloro dujos. Būtent todėl šis procesas vykdomas sandariose, specialiai tam skirtose kamerose, o ne atvirame inde (šaltinis: Chloršarmio procesas). Įberti druskos į namų sąlygomis paruoštą įrenginį, kad burbuliukai susidarytų greičiau, chemiškai reiškia įdėti medžiagos, skatinančios chloro, o ne grynų dujų susidarymą.

Kodėl svarbi elektrodo medžiaga

Įrangoje, kuria siekiama išgauti gryną vandenilį ar deguonį, naudojamos inertiškos elektrodų medžiagos, pavyzdžiui, platina arba platina padengtas titano anodas, būtent todėl, kad šie metalai nereaguoja su vandeniu ar susidarančiomis dujomis (šaltinis: Chloršarmio procesas). Plieninis sąvaržėlės segtukas, aliuminio folijos juostelė ar automobilio akumuliatoriaus gnybtai nėra tokios medžiagos. Įprastam metalui esant vandenyje, kuriuo teka elektros srovė, pats metalas gali dalyvauti reakcijoje ir į vandenį išskirti metalo jonų, greta chloro, kurį jau pagamino chlorido jonai. Nė vieno iš šių procesų vykstant realiu laiku nematysite ir neparagausite, todėl įrenginys ir atrodo nekenksmingas.

Du dėl to kylantys pavojai: chloras ir nevėdinamas dujų mišinys

Pirmasis pavojus – pats chloras. Chloro dujos yra itin pavojingos ir nuodingos daugumai gyvų organizmų (šaltinis: Chloras). Vien to pakanka, kad virtuvės stalviršyje vykstančią reakciją, kurios metu susidaro chloras, reikėtų nutraukti, o ne tęsti uždaroje patalpoje. Jei nuo stiklinės ant virtuvės stalviršio sklinda silpnas cheminis kvapas, tai ženklas, kad vyksta ši reakcija, o ne kosmetinis šalutinis poveikis, kurį galima ignoruoti.

Antrasis pavojus – pats dujų mišinys. Vandenilio degumo ribos ore neįprastai plačios – apytiksliai nuo 4 % iki 75 % tūrio, palyginti, pavyzdžiui, su benzino garais, kurie yra degūs tik gerokai siauresniame diapazone (šaltinis: Vandenilio sauga). Pramoninė elektrolizės įranga suprojektuota taip, kad vandenilis ir deguonis būtų fiziškai atskirti ir išleidžiami į išorę būtent dėl šios priežasties: 1975 m. užfiksuotas incidentas, kai sugedus elektrolizatoriaus elementui vandenilis nutekėjo į deguonies liniją ir abiem dujoms buvo leista susimaišyti (šaltinis: Vandenilio sauga). Atviroje stiklinėje panardinus du laidus, abi dujos kyla tiesiai į aplinkos orą kartu. Tai iš esmės skiriasi nuo sandaraus prietaiso, sukurto remiantis ta pačia chemija.

Kaip vandenilio tabletė saugiai sukelia tą pačią pagrindinę reakciją

Magnio pagrindu pagamintoje vandenilio tabletėje naudojama tos pačios rūšies reakcija – metalo reakcija su vandeniu, tačiau šiuo atveju naudojamas priešingas procesas. Magnio metalas reaguoja su vandeniu ir sudaro magnio hidroksidą bei vandenilio dujas. Reakcija savaime apribojama, nes ant metalo paviršiaus susikaupęs magnio hidroksidas lėtina tolesnę reakciją (šaltinis: Magnis). Visą procesą lemia pačios tabletės chemija: jis vyksta metalui reaguojant su vandeniu, į kurį tabletė įmetama, ir palaipsniui savaime sulėtėja, kai susikaupia paviršinis sluoksnis.

Konkrečiai Hydrion H2 tabletėje šis magnis yra sumaišytas su obuolių ir vyno rūgštimis, kurios reguliuoja, kaip greitai tabletė ištirpsta įmesta į stiklinę vandens. Pačio produkto instrukcijoje nurodoma įmesti vieną tabletę į 500 ml vandens, nieko daugiau nepridedant. Jei norite išsamiai sužinoti, kas yra tokioje tabletėje ir kodėl, šiame straipsnyje apie tikrąją vandenilio tablečių sudėtį išsamiau aptariamos sudedamosios dalys, o šiame paaiškinime, ką iš tiesų reiškia „8 PPM“ nagrinėjama, ką iš tikrųjų matuoja etiketėje nurodytas skaičius. Jei domina tablečių dozavimas ir kasdienis vartojimas, o ne chemija, naudingiau perskaityti specialų tablečių vadovą. Šiuo atveju svarbu ne supaprastintas šūkis „tabletė gera, baterija bloga“, o tai, kad specialiai sąlyčiui su geriamuoju vandeniu sukurtas ir pagamintas produktas veikia nuspėjamai, o baterija ir laidų pora, pritaikyti visai kitam darbui, – ne.

Paprastas būdas atskirti saugų metodą nuo rizikingo

Šie keturi klausimai tinka ne tik šiam palyginimui, ir verta juos prisiminti kaskart, kai internete pasirodo naujas vandenilio vandens gamybos namuose būdas:

• Ar reakcija vyksta sandariai arba uždaroje aplinkoje, ar atviroje stiklinėje, kurioje vandenyje yra neapsaugotas metalas?
• Ar metodui reikia išorinio maitinimo šaltinio ir laidų, ar jis veikia dėl savo chemijos, kai tik įpilama vandens?
• Ar priemonė sukurta ir išbandyta sąlyčiui su geriamuoju vandeniu, ar ji pritaikyta kitai paskirčiai, pavyzdžiui, naudojama baterija, užvedimo laidai ar telefono įkroviklis?
• Ar taikant šį metodą prašoma pridėti druskos ar kito priedo, kad jis „veiktų greičiau“? Tai dažnai rodo, kad skatinama ne naudinga, o nepageidaujama šalutinė reakcija.

Prieš išbandydami bet kokią vandenilio vandens gamybos namuose idėją, įvertinkite ją pagal šiuos keturis klausimus, užuot sprendę pagal kainą ar tai, kaip įtikinamai atrodo burbuliukai. Šiame greta pateikiamame teisėtų metodų palyginime aptariamos tabletės, magnio lazdelės, buteliai, ąsočiai ir aparatai. Čia rasite informacijos, jei atmetę improvizuotos elektros grandinės variantą norite nuspręsti, kas labiausiai tinka jūsų kasdienybei.

Tai nereiškia, kad paties vandenilio vandens reikėtų saugotis; tai reiškia, kad baterija ir laidai yra netinkamas būdas jį pasigaminti. Jei jums rūpi, ar saugu gerti tinkamai pagamintą vandenilio vandenį, o ne šis konkretus namų gamybos būdas, į šį klausimą atskirai atsako vandenilio vandens saugos vadovas. Skaitytojui, ką tik sužinojusiam, kodėl improvizuota elektros grandinė šiam darbui netinka, kitas tiesiausias žingsnis – tabletė, kurioje ta pati magnio ir vandens reakcija vyksta uždaroje, vienai paskirčiai skirtoje formoje, nes nereikia rūpintis nei laidais, nei elektrodais.