Domača vodikova voda: varne metode in tvegani triki (zakaj elektroliza z baterijo ni dobra zamisel)

Če ste naleteli na videoposnetek ali objavo na forumu, ki prikazuje 9-voltno ali avtomobilsko baterijo, potopljeno v kozarec slane vode za pripravo »vodikove vode doma«, je iskren odgovor ta, da to ni varen način za dodajanje vodika vodi, ki jo nameravate piti. Električni tok, ki teče skozi vodo iz pipe, res razcepi del vode na vodik in kisik, vendar voda iz pipe skoraj vedno vsebuje kloridne ione, gospodinjske žice in baterije pa za to niso izdelane. Ko združimo ti dve dejstvi, kuhinjski poskus ni več bližnjica do vodikove vode, temveč vir klorovega plina in neprezračevane vnetljive mešanice plinov.

• Električni tok, ki teče skozi vodo, lahko sprošča vodik, vendar kloridni ioni, ki so že v vodi iz pipe (in v vsaki dodani soli), na pozitivni elektrodi navadno reagirajo prej kot kisik, pri čemer nastaja klor namesto kisika.
• Običajni materiali za elektrode, kot so jeklo, aluminij ali baker, niso inertne kovine, ki se uporabljajo v nadzorovani opremi za elektrolizo, zato lahko elektroda sama sodeluje v reakciji, namesto da bi ostala nevtralna.
• Vodik in kisik, ki se hkrati sproščata v odprt zrak, se lahko nakopičita v mešanico, ki ostane vnetljiva v nenavadno širokem razponu koncentracij. Zato industrijska oprema oba plina ločuje in odvaja.
• Vodikova tableta na osnovi magnezija sproži isto osnovno reakcijo – kovina reagira z vodo – v omejeni obliki, ki se sama zaustavi in ne potrebuje elektrike, ožičenja ali dodane soli.

Zakaj ljudje poskušajo pripraviti vodikovo vodo z baterijo

Privlačnost je očitna: baterija, dve žici in kozarec, ki ga že imate, se zdijo brezplačna alternativa steklenici, vrču ali napravi za pripravo vodikove vode. Pri večini različic tega trika v vodo najprej dodajo ščepec kuhinjske soli ali sode bikarbone, ker naj bi navadna voda iz pipe sama po sebi ne prevajala dovolj dobro; dodani ioni naj bi pospešili pretok toka in poskrbeli, da se mehurčki pojavijo prej. Če presojamo zgolj po stroških, je ta logika smiselna. Ne upošteva pa, kaj dodana sol in izpostavljena kovina dejansko naredita vodi na kemični ravni. Prav na to vprašanje odgovarja ta članek, ne pa na vprašanje, ali je takšno postavitev poceni ali preprosto sestaviti.

Kaj se v resnici zgodi, ko skozi vodo iz pipe spustite električni tok

Prehajanje enosmernega toka skozi vodo je resničen način za njeno razgradnjo: na negativni elektrodi (katodi) nastaja vodikov plin, na pozitivni elektrodi (anodi) pa kisik (vir: Elektroliza vode). To je prava kemija in hkrati osnovni proces, na katerem temeljijo membrane SPE/PEM v pravilno zasnovani steklenici za vodikovo vodo. Razlika med nadzorovano steklenico in odprtim kozarcem z dvema nepritrjenima žicama je v tem, kaj je še prisotno v vodi in iz česa sta izdelani elektrodi.

Zakaj dodajanje soli položaj poslabša, namesto da bi ga izboljšalo

Voda iz pipe in vsaka dodana kuhinjska sol vnašata kloridne ione. Na anodi se ti kloridni ioni oksidirajo pred vodo, zato tam namesto kisika nastaja klor (vir: Elektroliza vode). To ni nepomembna stranska reakcija: gre za isto kemijo, ki jo industrija namerno uporablja v kloralkalnem postopku za pridobivanje klorovega plina iz slane vode. Prav zato ta postopek poteka v zaprtih, namensko izdelanih celicah, ne pa v odprti posodi (vir: Kloralkalni postopek). Če v domači pripravi dodate sol, da bi pospešili nastajanje mehurčkov, s kemičnega vidika dodajate sestavino, ki spodbuja nastajanje klora namesto čistih plinov.

Zakaj je pomemben material elektrode

Oprema, namenjena pridobivanju čistega vodika ali kisika, uporablja inertne materiale za elektrode, kot sta platina ali platinirana oziroma prevlečena titanova anoda, prav zato, ker te kovine ne reagirajo z vodo ali nastajajočimi plini (vir: Kloralkalni postopek). Jeklena sponka za papir, trak aluminijaste folije ali priključki avtomobilske baterije niso nič od tega. Ko je običajna kovina v vodi, skozi katero teče električni tok, lahko sama sodeluje v reakciji in v vodo sprošča kovinske ione, poleg klora, ki so ga že proizvedli kloridni ioni. Nobenega od teh procesov med potekom ne morete videti ali okusiti, kar je eden od razlogov, da je postavitev med delovanjem videti neškodljiva.

Dve nevarnosti, ki ju to povzroča: klor in neprezračevana mešanica plinov

Prva nevarnost je klor. Klorov plin je izjemno nevaren in strupen za večino živih organizmov (vir: Klor), kar je samo po sebi dovolj dober razlog, da reakcijo na kuhinjskem pultu, pri kateri nastaja, ustavite, namesto da bi jo pustili potekati v zaprtem prostoru. Če se iz kozarca na kuhinjskem pultu širi rahel kemični vonj, je to znak, da reakcija poteka, ne pa kozmetični stranski učinek, ki bi ga lahko prezrli.

Druga nevarnost je sama mešanica plinov. Vodik ima v zraku nenavadno široko območje vnetljivosti, približno od 4 % do 75 % prostornine, medtem ko je na primer bencinski hlap vnetljiv le v precej ožjem razponu (vir: Varnost vodika). Industrijska oprema za elektrolizo je zasnovana tako, da vodik in kisik ostajata fizično ločena in se odvajata, prav zaradi te nevarnosti: leta 1975 je prišlo do dokumentiranega incidenta, ko je po okvari elektrolizne celice vodik ušel v cev za kisik in sta se plina pomešala (vir: Varnost vodika). V odprtem kozarcu z dvema potopljenima žicama oba plina skupaj uhajata naravnost v okoliški zrak, kar je bistveno drugače kot v zaprti napravi, zasnovani na isti osnovni kemiji.

Kako vodikova tableta varno sproži isto osnovno kemijsko reakcijo

Vodikova tableta na osnovi magnezija temelji na isti vrsti reakcije – kovina reagira z vodo –, vendar se do nje loti z nasprotne strani. Magnezijeva kovina reagira z vodo in tvori magnezijev hidroksid ter vodikov plin. Reakcija se sama omejuje, ker se nastali magnezijev hidroksid nabira na površini kovine in sčasoma upočasni nadaljnjo reakcijo (vir: Magnezij). Celoten proces poganja kemija same tablete: temelji na reakciji med kovino in vodo, v katero jo spustite, nato pa se postopoma sama upočasni, ko se nabere površinska plast.

V izdelku Hydrion H2 je ta magnezij združen z jabolčno in vinsko kislino, ki nadzorujeta, kako hitro se tableta raztopi, ko jo spustite v kozarec vode. Navodila za uporabo izdelka določajo, da eno tableto spustite v 500 ml vode in ne dodajate ničesar drugega. Če želite podrobneje izvedeti, kaj takšna tableta vsebuje in zakaj, ta pregled sestavin vodikovih tablet podrobneje obravnava sestavine, ta razlaga o tem, kaj »8 PPM« v resnici pomeni pa pojasnjuje, kaj dejansko meri podatek, natisnjen na etiketi. Za informacije o odmerjanju in vsakodnevni uporabi tablet, ne pa o kemiji, je uporabnejši poseben vodnik po tabletah. Pomembna razlika ni slogan »tableta dobra, baterija slaba«, temveč to, da se namenski izdelek, izdelan za stik s pitno vodo, obnaša predvidljivo, baterija in par žic, uporabljenih za povsem drugačen namen, pa ne.

Preprost način za razlikovanje med varno in tvegano metodo

Ista štiri vprašanja so uporabna tudi pri številnih drugih primerjavah, zato si jih velja zapomniti, kadar se na spletu pojavi nova metoda za »domačo pripravo« vodikove vode:

• Ali je reakcija zaprta oziroma omejena ali pa poteka v odprtem kozarcu, v vodi pa je izpostavljena kovina?
• Ali metoda potrebuje zunanji vir energije in ožičenje ali pa po dodajanju vode poteka na podlagi lastne kemije?
• Ali je bil predmet zasnovan in preizkušen za stik s pitno vodo ali pa je uporabljen za drug namen, na primer baterija, zagonski kabli ali polnilnik za telefon?
• Ali metoda zahteva dodajanje soli ali drugega dodatka, da bi »delovala hitreje«? To je pogosto znak, da se spodbuja neželena stranska reakcija, ne pa koristna.

Vsako zamisel za domačo pripravo vodikove vode najprej preverite s temi štirimi vprašanji, namesto da jo presojate po stroških ali po tem, kako prepričljivo so videti mehurčki. Ta vzporedna primerjava preverjenih metod – tablet, magnezijevih palčk, steklenic, vrčev in naprav – je pravi naslov, če se po tem, ko ste izločili improviziranje z električnim krogom, odločate, katera možnost ustreza vaši rutini.

Nič od tega ne pomeni, da bi morali biti previdni pred vodikovo vodo samo; pomeni le, da je metoda z baterijo in žicami napačen način za njeno pripravo. Če vas zanima varnost pitja vodikove vode, ko je pravilno pripravljena, in ne ta konkretna domača metoda, temu ločeno namenja pozornost vodnik o varnosti vodikove vode. Če ste pravkar izvedeli, zakaj je improviziran električni krog napačno orodje za to nalogo, je naslednji neposrednejši korak tableta, ki isto reakcijo med magnezijem in vodo izvede v zaprti obliki, namenjeni samo temu, saj vam sploh ni treba skrbeti za ožičenje ali elektrode.