Čisti vodik ali mešanica vodika in kisika: načini in varnost

Ko so v tehničnih podatkih naprave za inhalacijo vodika navedeni načini, kot so »en izhod (mešanica H2+O2)«, »dva izhoda (ločena plina)« in »trije izhodi (čisti H2)«, je v resnici opisano, kaj se zgodi z dvema plinoma, ki ju elektroliza vedno proizvede skupaj. Pri razgradnji vode vedno nastaneta vodik in kisik v stalnem razmerju 2 : 1, naprava pa lahko to kombinacijo izpusti skupaj kot oksivodik ali pa plin spelje skozi notranje kanale, ki vodik ločijo od kisika, preden doseže nosno kanilo. Prav zaradi te izbire načina pretoka je treba izhod mešanice plinov zasnovati skrbneje kot izhod razredčenega čistega vodika: oksivodik je vnetljiv v veliko širšem razponu koncentracij in se vname veliko lažje kot sam vodik, pomešan z zrakom v prostoru.

• Pri elektrolizi vode vedno nastaneta vodik in kisik skupaj v razmerju 2 : 1; naprava se ne odloča, ali bo na elektrodi proizvedla »samo vodik«, temveč le, ali bo plina pozneje ločila.
• Enojni/mešani, dvojni/ločeni in trojni/čisti izhodi so trije načini speljave istega izhoda elektrolize, ne pa trije različni kemični procesi, ki bi potekali v napravi.
• Vodik v zraku se vname le v določenem razponu koncentracij, približno od 4 do 75 % prostorninskega deleža, medtem ko se predhodno zmešan tok oksivodika vname v širšem razponu, približno od 4 do 95 %, za vžig pa potrebuje veliko manj energije.
• Kateri način izhoda vam ustreza, je odvisno od tega, koliko ljudi bo uporabljalo napravo in ali želite najvišjo koncentracijo vodika v enem toku, ne pa od tega, kateri način je na splošno »močnejši«.

Kaj v resnici pomenita »čisti vodik« in »oksivodik«

Pri elektrolizi se voda razcepi na sestavna plina tako, da skoznjo teče električni tok: 2 H₂O se spremeni v 2 H₂ in O₂. Ker ena molekula vode že vsebuje dva atoma vodika na vsak atom kisika, plin, ki nastaja na elektrodah, vedno ohrani enako prostorninsko razmerje 2 : 1 (vir: Oksivodik – Wikipedija). Zasnova naprave tega začetnega razmerja ne more spremeniti; proizvajalec določi, kaj se zgodi s plinom, ko zapusti elektrolizno celico.

Če naprava vodiku in kisiku omogoči, da potujeta skupaj po eni cevi, nastane oksivodik, ki se včasih trži tudi pod imeni HHO ali Brownov plin. Če pa naprava plina loči že na stopnji elektrod, lahko ponudi vodikovo cev iz enega priključka in kisikovo cev iz drugega. Kemija in zgodovina trženja, povezana z imenom oksivodik, presegata obseg tega članka; podrobnejši pregled izrazov Brownov plin in HHO to podrobneje pojasni. Tukaj je pomembno preprostejše dejstvo: »čisti vodik« in »oksivodik« nista dva različna plina iz dveh različnih virov, temveč dva različna načina, kako lahko naprava uporabi isti izhod elektrolize.

Kako način izhoda spremeni plin, ki zapusti napravo

Ko veste, da vodik in kisik vedno nastaneta skupaj, postane poimenovanje enojni/dvojni/trojni izhod v tehničnih podatkih vprašanje cevne napeljave in ne kemije. Enojni, mešani izhod pošlje združeni tok H2+O2 po eni cevi do ene nosne kanile, zato ena oseba vdihava plin natanko tak, kot je zapustil elektrolizno celico. Dvojni, ločeni izhod razdeli isti izhod na dve fizično ločeni cevi, zato lahko napravo hkrati uporabljata dve osebi ali pa ena oseba izbere, kateri od obeh plinov bo vdihavala po posamezni cevi. Trojni izhod doda še tretjo pot, po kateri teče samo vodik, kar omogoča najvišjo koncentracijo vodika na posamezno sejo, ki jo ta naprava lahko zagotovi, saj se noben del izhoda ne deli s cevjo, po kateri teče samo kisik.

Če želite širši okvir za primerjavo naprav glede na izhod, čistost in cenovni razred, ne le razlago te ene postavke v tehničnih podatkih, vam bo morda bolj koristil splošni vodnik za nakup naprave za inhalacijo vodika. Če pa se še odločate, ali je inhalacijo sploh vredno preizkusiti, lahko začnete z vodnikom za začetnike o terapiji z inhalacijo vodika.

Kako se trije načini naprave Titan ujemajo s tem vzorcem

Hydrion Titan je uporaben konkreten primer, saj ena sama naprava omogoča vse tri načine. Njena elektrolizna celica PEM proizvede nazivnih 3.000 ml/min skupnega plina s 99,99-odstotno čistostjo; plin se v pričakovanem razmerju 2 : 1 razdeli na 2.000 ml vodika in 1.000 ml kisika na minuto. Nastavitev z enojnim izhodom pošlje združeni tok po eni nosni kanili za enega uporabnika. Nastavitev z dvojnim izhodom loči vodik in kisik v dve cevi, tako da lahko napravo hkrati uporabljata dve osebi ali pa se plina uporabljata ločeno. Nastavitev s trojnim izhodom loči pot, po kateri teče samo vodik, in enemu uporabniku omogoča najvišjo koncentracijo vodika, ki jo naprava lahko zagotovi v eni seji.

Razlika v varnosti: mešanica plinov ali razredčen čisti vodik

Razlog, da je treba izhod z mešanico plinov zasnovati skrbneje kot izhod s čistim vodikom, je povezan z razponom vnetljivosti. Vodik, pomešan z zrakom, se vname le v določenem razponu koncentracij, približno od 4 do 75 % prostorninskega deleža; zunaj tega razpona ne bo zgorel niti ob prisotnosti iskre (vir: Tveganja vnetljivosti pri inhalaciji vodika – Molecular Hydrogen Institute). Predhodno zmešan tok oksivodika, v katerem je približno 66 % vodika in 33 % kisika, kot nastane pri elektrolizi, je vnetljiv v precej širšem razponu, približno od 4 do 95 % prostorninskega deleža, za vžig pa potrebuje le zelo majhno energijo, približno 0,007 milidžula (vir: Oksivodik – Wikipedija). Prav zaradi tega, ker se ta ista mešanica plinov v razmerju 2 : 1 tako zlahka vname in po vžigu tako hitro gori, se v industriji uporablja kot gorivo za rezanje in varjenje.

Čisti vodik, ki se dovaja skozi nosno kanilo, se v praksi obnaša drugače, saj se v trenutku, ko zapusti cev, razredči z okoliškim zrakom v prostoru. Koncentracija, ki jo oseba dejansko vdihava, je odvisna od pretoka naprave, načina dihanja osebe in vmesnika za dovajanje, ne le od koncentracije vodika na izhodu; raziskovalci temu pravijo delež vdihanega vodika, kar pomeni, da je treba varnost razredčenega sistema s čistim vodikom in sistema s predhodno zmešanim oksivodikom ocenjevati ločeno, ne pa zanje uporabljati enega skupnega pravila (vir: Tveganja vnetljivosti pri inhalaciji vodika – Molecular Hydrogen Institute).

Kaj v resnici določa tveganje v praksi: prezračevanje, pretok in viri vžiga

Zato proizvajalci, ki ponujajo način z mešanim izhodom, vgradijo strožje tehnične varnostne ukrepe kot pri napravi, ki vedno dovaja samo razredčen čisti vodik: ustrezno prezračevanje okoli naprave, odmik odprtega ognja ali drugih virov vžiga od poti plina ter vzdrževanje koncentracij v sami napravi pod mejo vnetljivosti med običajnim delovanjem. To ne pomeni, da mešani način pri predvideni uporabi ni varen; pomeni, da je prostora za napako manj, zato mora zasnova naprave to vrzel zapolniti, namesto da bi odgovornost prepustila uporabniku. Ta razdelek obravnava izključno varnost pri gorenju. Bralci, ki jih zanimajo fiziološki neželeni učinki inhalacije vodika in ne varnost pri ravnanju s plinom, jih bodo našli obravnavane ločeno v podrobnem pregledu ugotovitev študij o neželenih učinkih inhalacije vodika.

Izbira načina: čemu je posamezen namenjen

Ko poznate kemijsko ozadje in varnostne razloge, izbira načina postane vprašanje, kako nameravate napravo uporabljati, ne pa tega, kateri način zveni najnaprednejši. Enojni, mešani način je primeren za eno osebo, ki želi preprosto sejo z uporabo celotnega združenega izhoda naprave, ne da bi morala razmišljati o njegovi razdelitvi. Dvojni, ločeni način je primeren za dve osebi, ki si delita napravo, ali za enega uporabnika, ki želi možnost ločene uporabe vodika in kisika za različne namene. Trojni, čisti način je primeren za nekoga, ki želi predvsem najvišjo koncentracijo samega vodika, ki jo naprava lahko zagotovi, in se strinja s tem, da se v tem načinu uporabi le vodikov delež celotnega izhoda. Nobena od teh treh nastavitev ni vedno boljša od drugih; vsaka drugače usmerja isti stalni izhod elektrolize v razmerju 2 : 1, prava izbira pa je odvisna od tega, kdo uporablja napravo in kaj želi doseči med sejo.

Kaj preveriti v tehničnih podatkih naprave pred odločitvijo

Nekaj preverjanj tehničnih podatkov vam bo olajšalo pošteno primerjavo naprav, namesto da bi jih primerjali zgolj po imenih načinov:

• Skupni izhod plina v ml/min in navedeni odstotek čistosti, saj ta določata zgornjo mejo za kateri koli način te naprave.
• Ali se navedeno razmerje med vodikom in kisikom dejansko ujema z razmerjem 2 : 1, ki nastane pri elektrolizi; če se ne, je to vredno preveriti, ne pa kar predpostaviti, da je pravilno.
• Ali »ločeni« oziroma »čisti« izhodi temeljijo na resnični notranji zasnovi za ločevanje plinov ali pa gre zgolj za izbiro poimenovanja, uporabljeno za isto mešano cev.
• Navodila za uporabo in tehnične podatke same naprave primerjajte z besedilom v oglasnih gradivih, saj tehnologija elektrolize vpliva tudi na to, kako dosledno te vrednosti ostajajo enake skozi čas; razlika med vrstami elektrolitov je ločeno obravnavana v razlagi elektrolize PEM in alkalne elektrolize v inhalatorjih vodika.

Ko razumete kemijo načinov izhoda in varnostne razloge zanje, se naravno pojavi naslednje vprašanje: kateri način naprave ustreza temu, kako jo nameravate uporabljati – sami, v skupni rabi z drugo osebo ali z željo po najvišji koncentraciji samega vodika na sejo? Zasnova z enojnim/dvojnim/trojnim izhodom, kot jo ima naprava Titan, je namenjena prav temu, da ena naprava zadosti vsem tem načinom uporabe, namesto da bi za tri različne namene potrebovali tri ločene naprave.