Domáca vodíková voda: bezpečné metódy verzus riskantné pokusy (prečo je elektrolýza s batériou zlý nápad)

Ak ste narazili na video alebo príspevok na fóre, v ktorom niekto ponorí 9-voltovú alebo automobilovú batériu do pohára so slanou vodou, aby vyrobil „vodíkovú vodu doma“, úprimná odpoveď znie, že takto nie je bezpečné pridávať vodík do vody, ktorú plánujete piť. Keď cez vodu z vodovodu prechádza elektrický prúd, časť vody sa skutočne rozkladá na vodík a kyslík, ale bežná voda z vodovodu takmer vždy obsahuje chloridy a domáce káble ani batérie nie sú určené na túto úlohu. Keď tieto dve skutočnosti spojíte, kuchynský experiment prestáva byť skratkou k vodíkovej vode a stáva sa zdrojom plynného chlóru a nevetranej horľavej zmesi plynov.

• Pri prechode elektrického prúdu vodou sa môže uvoľňovať vodík, ale chloridy, ktoré sa už nachádzajú vo vode z vodovodu (a v každej pridanej soli), reagujú na kladnej elektróde skôr než kyslík, takže vzniká chlór.
• Bežné materiály elektród, ako oceľ, hliník alebo meď, nie sú inertné kovy, ktoré sa používajú v zariadeniach na riadenú elektrolýzu, takže samotná elektróda sa môže zapojiť do reakcie namiesto toho, aby zostala neutrálna.
• Vodík a kyslík, ktoré sa uvoľňujú spoločne do otvoreného priestoru, sa môžu nahromadiť do zmesi, ktorá zostáva horľavá v nezvyčajne širokom rozsahu koncentrácií. Preto priemyselné zariadenia udržiavajú tieto dva plyny oddelené a odvádzajú ich.
• Vodíková tableta na báze horčíka vyvoláva tú istú základnú reakciu, teda reakciu kovu s vodou, v uzavretej forme, ktorá sa sama obmedzuje a nevyžaduje elektrinu, káble ani pridanú soľ.

Prečo sa ľudia pokúšajú vyrábať vodíkovú vodu pomocou batérie

Je to jednoduché: batéria, dva káble a pohár, ktorý už máte doma, vyzerajú ako bezplatná alternatíva k fľaši, džbánu alebo generátoru na vodíkovú vodu. Pri väčšine verzií tohto triku sa do vody najprv pridá štipka kuchynskej soli alebo jedlej sódy, pretože sa predpokladá, že čistá voda z vodovodu sama osebe nevedie elektrinu dostatočne dobre a pridané ióny urýchlia tok prúdu aj tvorbu bubliniek. Ak sa na to pozrieme výlučne z hľadiska ceny, táto logika obstojí. Zamlčuje však, čo pridaná soľ a odkrytý kov skutočne robia s vodou po chemickej stránke. Práve na túto otázku odpovedá tento článok, nie na to, či je zostava lacná alebo sa dá jednoducho poskladať.

Čo sa skutočne deje, keď cez vodu z vodovodu pustíte elektrický prúd

Prechod jednosmerného prúdu vodou je skutočný spôsob, ako ju rozložiť: na zápornej elektróde (katóde) vzniká plynný vodík a na kladnej elektróde (anóde) kyslík (zdroj: Elektrolýza vody). To je skutočná chémia a zároveň základný proces, ktorý prebieha v membránach SPE/PEM používaných v správne skonštruovaných fľašiach na vodíkovú vodu. Rozdiel medzi riadeným procesom vo fľaši a otvoreným pohárom s dvoma voľnými káblami spočíva v tom, čo ďalšie sa vo vode nachádza a z akých materiálov sú elektródy.

Prečo pridanie soli situáciu zhoršuje, nie zlepšuje

Voda z vodovodu aj každá pridaná kuchynská soľ obsahujú chloridové ióny. Na anóde sa tieto chloridové ióny oxidujú skôr ako voda, takže vznikajúcim plynom je chlór, nie kyslík (zdroj: Elektrolýza vody). Nejde o zanedbateľnú vedľajšiu reakciu: ide o tú istú chémiu, ktorú priemysel zámerne využíva v chlor-alkalickom procese na výrobu plynného chlóru zo slanej vody. Práve preto tento proces prebieha v uzavretých, na tento účel skonštruovaných článkoch, a nie v otvorenej nádobe (zdroj: Chlor-alkalický proces). Z chemického hľadiska teda pridaním soli do domácej zostavy na urýchlenie bublania pridávate zložku, ktorá podporuje tvorbu chlóru namiesto čistého uvoľňovania plynu.

Prečo záleží na materiáli elektródy

V zariadeniach určených na výrobu čistého vodíka alebo kyslíka sa používajú inertné materiály elektród, napríklad platina alebo platinizovaná/povlakovaná titánová anóda, práve preto, že tieto kovy nereagujú s vodou ani s vznikajúcimi plynmi (zdroj: Chlor-alkalický proces). Oceľová kancelárska sponka, pásik hliníkovej fólie ani svorky automobilovej batérie medzi ne nepatria. Keď je bežný kov vo vode, ktorou prechádza elektrický prúd, samotný kov sa môže zapojiť do reakcie a uvoľňovať do vody kovové ióny, a to navyše k chlóru, ktorý už vytvorili chloridové ióny. Ani jeden z týchto javov počas prebiehajúcej reakcie nevidno ani necítiť, čo je jedným z dôvodov, prečo zostava počas používania vyzerá neškodne.

Dve nebezpečenstvá, ktoré tým vznikajú: chlór a nevetraná zmes plynov

Prvým nebezpečenstvom je samotný chlór. Plynný chlór je mimoriadne nebezpečný a jedovatý pre väčšinu živých organizmov (zdroj: Chlór), čo samo osebe stačí na to, aby ste reakciu, pri ktorej vzniká na kuchynskej linke, považovali za niečo, čo treba zastaviť, nie nechať pokračovať v uzavretej miestnosti. Ak z pohára na kuchynskej linke cítiť slabý chemický zápach, je to znamenie, že táto reakcia prebieha, nie kozmetický vedľajší účinok, ktorý treba ignorovať.

Druhým nebezpečenstvom je samotná zmes plynov. Vodík má v ovzduší nezvyčajne široký rozsah horľavosti, približne od 4 % do 75 % objemu, na rozdiel napríklad od benzínových výparov, ktoré sú horľavé len v oveľa užšom rozsahu (zdroj: Bezpečnosť vodíka). Priemyselné zariadenia na elektrolýzu sú skonštruované tak, aby vodík a kyslík zostali fyzicky oddelené a odvetrávané, a to práve z tohto dôvodu: v roku 1975 došlo k zdokumentovanej nehode, keď po poruche článku elektrolyzéra prenikol vodík do kyslíkového vedenia a oba plyny sa zmiešali (zdroj: Bezpečnosť vodíka). V otvorenom pohári s dvoma ponorenými káblami stúpajú oba plyny priamo do okolitého vzduchu spoločne. To sa podstatne líši od uzavretého zariadenia, ktoré je skonštruované na základe tej istej chemickej reakcie.

Ako vodíková tableta bezpečne využíva tú istú základnú chémiu

Vodíková tableta na báze horčíka využíva rovnaký typ reakcie, teda reakciu kovu s vodou, ale dosahuje ho opačným spôsobom. Horčík reaguje s vodou za vzniku hydroxidu horečnatého a plynného vodíka. Reakcia sa sama obmedzuje, pretože vznikajúci hydroxid horečnatý sa hromadí na povrchu kovu a postupne spomaľuje ďalšiu reakciu (zdroj: Horčík). Celý proces poháňa samotná chémia tablety: prebieha vďaka reakcii kovu s vodou, do ktorej tabletu vhodíte, a postupne sa sama spomaľuje, keď sa vytvára povrchová vrstva.

V tablete Hydrion H2 je horčík konkrétne skombinovaný s kyselinou jablčnou a vínnou. Tie riadia, ako rýchlo sa tableta po vhodení do pohára s vodou rozpúšťa. V návode k výrobku sa uvádza, že sa má jedna tableta vhodiť do 500 ml vody a nič ďalšie sa nepridáva. Ak chcete podrobne zistiť, čo takáto tableta obsahuje a prečo, tento pohľad na skutočné zloženie vodíkových tabliet podrobnejšie opisuje jednotlivé zložky a toto vysvetlenie toho, čo v skutočnosti znamená „8 PPM“ objasňuje, čo údaj vytlačený na etikete naozaj meria. Ak vás namiesto chémie zaujíma dávkovanie a každodenné používanie tabliet, užitočnejším čítaním je samostatný sprievodca tabletami. Podstatné tu nie je heslo „tableta dobrá, batéria zlá“, ale to, že priemyselne vyrobený výrobok určený na jediný účel a navrhnutý na kontakt s pitnou vodou sa správa predvídateľne, zatiaľ čo batéria a dvojica káblov, ktoré sa použijú na úplne inú úlohu, nie.

Rýchly spôsob, ako rozlíšiť bezpečnú metódu od riskantnej

Tieto štyri otázky sa dajú použiť aj pri mnohých iných porovnaniach a oplatí sa na ne pamätať vždy, keď sa na internete objaví nový spôsob, ako si „vyrobiť vlastnú“ vodíkovú vodu:

• Je reakcia uzavretá alebo inak zabezpečená, alebo prebieha v otvorenom pohári s odkrytým kovom ponoreným vo vode?
• Vyžaduje metóda externý zdroj energie a káble, alebo funguje na základe vlastnej chémie po pridaní vody?
• Bol predmet navrhnutý a testovaný na kontakt s pitnou vodou, alebo sa používa na iný účel, napríklad batéria, štartovacie káble či nabíjačka telefónu?
• Vyžaduje metóda pridanú soľ alebo inú prísadu, aby „fungovala rýchlejšie“? Často je to znakom toho, že sa podporuje nežiaduca vedľajšia reakcia, nie užitočná.

Skôr než vyskúšate akýkoľvek nápad na domácu výrobu vodíkovej vody, prejdite si tieto štyri otázky. Neposudzujte ho podľa ceny ani podľa toho, ako presvedčivo vyzerajú bublinky. Ak sa po tom, čo vylúčite improvizované zapojenie obvodu, rozhodujete, ktorá možnosť zapadne do vašej rutiny, pozrite si toto porovnanie legitímnych metód vedľa seba: tablety, horčíkové tyčinky, fľaše, džbány a prístroje.

To všetko neznamená, že samotná vodíková voda je niečo, pred čím by ste sa mali mať na pozore; znamená to, že metóda s batériou a káblami je nesprávny spôsob, ako ju získať. Ak sa v skutočnosti pýtate na bezpečnosť pitia vodíkovej vody po jej správnej príprave, a nie na túto konkrétnu domácu metódu, samostatne sa tomu venuje sprievodca bezpečnosťou vodíkovej vody. Ak ste práve zistili, prečo je improvizovaný obvod na túto úlohu nevhodný, ďalším priamejším krokom je tableta, ktorá využíva tú istú reakciu horčíka s vodou v uzavretej forme určenej na jediný účel, pretože pri nej nemusíte riešiť žiadne káble ani elektródy.