Kun je waterstofwater invriezen? Wat gebeurt er met de waterstof?

Ja, je kunt waterstofwater in de vriezer zetten, maar invriezen behoudt de opgeloste waterstof niet zoals het water zelf behouden blijft. Terwijl de vloeistof in ijs verandert, duwt hetzelfde fysieke proces dat opgeloste lucht uit een gewoon ijsblokje verdrijft ook opgeloste waterstof uit het groeiende ijskristal. Een ontdooid ijsblokje is dus een prima manier om koud water te krijgen, maar geen betrouwbare manier om de waterstof te behouden die je hebt gegenereerd.

• IJs vormt een geordende kristalstructuur met vrijwel geen ruimte voor opgelost gas. Daardoor wordt gas bij het invriezen uit de oplossing geduwd in plaats van erin opgesloten. Dat is ook de reden waarom gewone ijsblokjes er in het midden vaak troebel uitzien.
• Koud vloeibaar water houdt opgeloste waterstof beter vast dan warm water. Je waterstofwater koelen (zonder het in te vriezen) is daarom een daadwerkelijk nuttige manier om het verlies te vertragen.
• Waterstof is al een van de minst oplosbare en snelst ontsnappende gassen die in water zijn opgelost. Daardoor is het een slechte kandidaat voor een proces dat erop gericht is opgelost gas te concentreren en uit te drijven.
• Er bestaat hier geen gecontroleerde meting van hoeveel waterstof een vries-dooicyclus overleeft. Je kunt een ontdooid ijsblokje daarom het beste beschouwen als gewoon koud water, niet als een afgemeten dosis.

Wat gebeurt er precies wanneer waterstofwater bevriest

Wanneer water afkoelt tot aan het vriespunt, verandert het niet in één keer in ijs. Er ontstaat ergens in de verpakking een kristalfront dat zich door de vloeistof verspreidt. Dat kristal heeft een heel specifieke, strak geordende moleculaire structuur met weinig ruimte voor iets anders dan watermoleculen. Opgeloste gassen passen niet in dat rooster. Terwijl het ijs groeit, duwt het de gassen daarom voor zich uit, naar het water dat nog niet is bevroren, in plaats van ze in het ijs op te sluiten.

Waarom gewone ijsblokjes in het midden troebel worden

Dit is ook de reden waarom een gewoon ijsblokje uit een diepvries thuis er aan de randen vaak helder uitziet en in het midden troebel of wit. Opgeloste lucht komt uit de oplossing terwijl het vriesfront zich verspreidt, vormt microscopisch kleine belletjes en raakt opgesloten op de plek waar het ijs uiteindelijk van alle kanten samenkomt (bron: IJsblokje - Wikipedia). Zeewater laat hetzelfde verschijnsel op een duidelijkere manier zien: wanneer het bevriest, wordt het grootste deel van het opgeloste zout uit de groeiende ijskristallen geweerd en concentreert het zich in de overgebleven vloeistof, de pekel, in plaats van in het ijs zelf opgesloten te raken (bron: Zee-ijs - Wikipedia). Industriële zuiveringsmethoden maken bewust gebruik van hetzelfde principe: bij zone-smelten veegt een bewegende smeltzone opgeloste onzuiverheden vóór het voortschrijdende vaste front uit, omdat die onzuiverheden liever in de vloeibare fase blijven dan in de bevriezende fase (bron: Zone-smelten - Wikipedia). Waterstofwater invriezen volgt hetzelfde uitsluitingspatroon: de in het water opgeloste waterstof gedraagt zich als de lucht in het ijsblokje of het zout in het zeewater, niet als een vaste stof die met het water meegaat wanneer dat stolt.

Bevat bevroren waterstofwater na het ontdooien nog steeds waterstof?

Het is goed om twee dingen van elkaar te onderscheiden die vaak op één hoop worden gegooid: koud zijn en bevroren zijn. Volgens de wet van Henry neemt de oplosbaarheid van veelvoorkomende opgeloste gassen in water juist toe wanneer het water binnen het gebruikelijke temperatuurbereik kouder wordt. Daarom blijft gas langer opgelost in een gekoelde fles dan in een fles die op kamertemperatuur staat (bron: Wet van Henry - Wikipedia). In de eigen richtlijnen van Hydrion over waterstofverlies staat dat koud water opgeloste waterstof langer vasthoudt dan warm water, dat een afgesloten, volle verpakking met zo weinig mogelijk ruimte boven het water de waterstof het best behoudt en dat schudden of schenken het verlies versnelt. Zie hoelang waterstof eigenlijk in water blijft nadat het is gegenereerd voor een volledig overzicht van de effecten van temperatuur, verpakking en hantering zolang het water vloeibaar blijft.

Waarom koude vloeistof bewaren niet hetzelfde is als invriezen

Invriezen is iets anders dan alleen koelen. Het is de faseovergang zelf, niet de lage temperatuur, die het hierboven beschreven proces waarbij gas wordt uitgesloten in gang zet. Daardoor wordt een deel van de opgeloste waterstof waarschijnlijk in microscopische belletjes geduwd, of naar het laatste beetje water dat stolt, in plaats van gelijkmatig door het ijs verspreid te blijven. Waterstof is al een van de kleinste en minst oplosbare gassen die mensen bewust in drinkwater oplossen. Dat is mede de reden waarom Hydrion in de eigen instructies aanraadt het water binnen ongeveer vijf minuten na het genereren te drinken voor het beste effect (bron: Waterstofwaterfles 5000 PPB | Hydrion Core SPE/PEM - productpagina). Een gas dat zo snel ontsnapt uit water dat op kamertemperatuur staat, is geen goede kandidaat voor een proces dat is ontworpen om opgelost gas te concentreren en uit te drijven. Er is hier geen gecontroleerde meting beschikbaar van een vries-dooicyclus. Het eerlijke antwoord is daarom dat een ontdooid ijsblokje een aanzienlijke, moeilijk te voorspellen hoeveelheid waterstof heeft verloren, en niet een specifiek, nauwkeurig te noemen percentage.

Kun je ijsblokjes van waterstofwater maken?

Fysiek gezien wel: waterstofwater kan in een ijsblokjesvorm en bevriest net als elk ander water. De vraag is of het ijsblokje daarna nog als waterstofwater functioneert. Het hierboven beschreven mechanisme waarbij gas wordt uitgesloten, wijst erop dat dit grotendeels niet zo is: terwijl het ijsblokje zich vormt, wordt de opgeloste waterstof geconcentreerd en naar de zone geduwd die als laatste bevriest, in plaats van gelijkmatig in het ijs opgesloten te raken. Methoden om helder ijs te maken, zoals langzaam of gericht invriezen, werken juist door opgelost gas extra tijd te geven om naar het nog vloeibare water of de omringende lucht te ontsnappen voordat het ijs zich sluit. Zo ontstaan helderdere ijsblokjes, juist omdat er minder gas in opgesloten raakt. Dat is het tegenovergestelde van wat je wilt als je waterstof wilt behouden. Er is geen praktische manier om waterstofwater in ijsblokjes te bevriezen met een voorspelbaar, gelijkmatig waterstofgehalte. Je kunt ijsblokjes van waterstofwater daarom beter zien als koude ijsblokjes met een consistente smaak en mineralensamenstelling, en niet als een manier om waterstof te doseren.

Een betrouwbaardere manier om waterstofwater klaar te hebben

Als je vooral gemak wilt, kun je een verse fles maken kort voordat je van plan bent die te drinken. Zo omzeil je de kwestie van invriezen en ontdooien helemaal, omdat het water geen faseovergang hoeft te doorstaan voordat je het drinkt. Zo is de Waterstofwaterfles 5000 PPB | Hydrion Core SPE/PEM bedoeld om te gebruiken: laat de elektrolysecyclus draaien en drink het water kort daarna, in plaats van het resultaat te bewaren voor later.

Als je het water vooraf koud wilt hebben, doet de koelkast dat zonder het nadeel van de vriezer: het water blijft in dezelfde vloeibare toestand, waarin de lagere temperatuur er daadwerkelijk voor zorgt dat de waterstof langer behouden blijft, in plaats van dat het gas door een faseovergang wordt uitgedreven. Lees voor meer uitleg over hoe de fles waterstof in het water brengt hoe waterstofflessen via elektrolyse opgeloste waterstof genereren. En als je je door het invriezen afvroeg hoe opgelost gas zich in het algemeen in water gedraagt, behandelen de vergelijkingen in of waterstofwater koolzuur bevat en wat er met het opgeloste gas gebeurt wanneer je de fles schudt twee andere manieren waarop dat gas vrijkomt. Daarnaast gaat wat verwarmen met het waterstofgehalte van waterstofwater doet in op de temperatuurvraag aan de andere kant van het spectrum.