Är vätgasvatten alkaliskt? Vad elektrolys gör (och inte gör) med pH

Vätgasvatten är inte en typ av alkaliskt vatten. Att tillsätta löst vätgas genom SPE/PEM-elektrolys och att förskjuta pH-värdet mot skalans alkaliska ände är två olika saker, och en välkonstruerad vätgasvattenflaska gör det första utan att göra särskilt mycket av det andra. Oberoende laboratorietester av Hydrion Core, en vätgasvattenflaska med membran, uppmätte ett start-pH på 6,28 i det ingående vattnet och 6,33 i det färdiga, väteberikade vattnet: en så liten skillnad att den ryms inom den normala variationen mellan tester, snarare än att innebära någon betydande förskjutning mot ett alkaliskt pH. För att förstå varför behöver vi kort titta på vad pH mäter och hur elektrolysen i en vätgasvattenflaska skiljer sig från elektrolysen i en alkalisk vattenjonisator.

• pH och vätekoncentration är separata variabler. En vätgasvattenflaska är konstruerad för att öka mängden löst H2, inte för att förändra vattnets surhetsgrad eller alkalinitet.
• Alkaliska vattenjonisatorer och SPE/PEM-vätgasflaskor använder båda elektrolys, men för olika ändamål. En jonisator är konstruerad för att dela upp vatten i en sur ström och en alkalisk ström. En vätgasflaska med membran ventilerar bort biproduktgasen och behåller dricksvattnet som en enda ström.
• Mätresultaten bekräftar detta. Laboratorietester av Hydrion Core visade en förändring på 0,05 pH-enheter från ingående vatten till utgående vatten, vilket inte innebär att vattnet hamnar inom det alkaliska intervallet.

Vad pH faktiskt mäter

pH beskriver balansen mellan vätejoner (H+) och hydroxidjoner (OH-) i en vätska på en skala från 0 till 14, där 7 är den neutrala mittpunkten (källa: USGS Water Science School). Ett värde under 7 betyder att vattnet har fler fria vätejoner i förhållande till hydroxidjoner, vilket kemister kallar surt. Ett värde över 7 betyder motsatsen: fler hydroxidjoner, vilket är skalans basiska eller alkaliska sida. Det mesta kranvattnet och flaskvattnet ligger nära den neutrala mittpunkten, oftast någonstans mellan mitten av 6 och mitten av 8 beroende på källan. Den utgångsnivån är viktig här, eftersom det är därifrån varje elektrolysprocess börjar innan den kan förändra något.

Inget av detta säger ännu något om vätgas. pH beskriver jonbalansen, medan molekylärt väte (H2) är en löst gas som beter sig oberoende av den balansen. En flaska kan öka mängden löst H2 avsevärt samtidigt som jonbalansen, och därmed pH-värdet, förblir nära utgångsvärdet. Om det faktiskt sker beror på hur elektrolysen i apparaten är konstruerad, och det är den delen vi ska gå igenom härnäst.

Varför alkaliskt vatten och vätgasvatten förväxlas

Förväxlingen har en konkret bakgrund. Alkaliska vattenjonisatorer använder elektrolys med ett jonbytarmembran som är särskilt konstruerat för att dela upp det inkommande vattnet i två separata strömmar: en surare och en mer alkalisk, där den alkaliska strömmen leds till kranen för att drickas (källa: Alkaline water, Wikipedia). Samma elektrolysreaktion bildar också en viss mängd vätgas som biprodukt vid katoden. I åratal tillskrevs fördelar som hade observerats i tidig forskning om väte vattnets förhöjda alkalinitet, eftersom alkalinitet var den egenskap som jonisatorn uttryckligen marknadsfördes med. I takt med att forskningen om molekylärt väte utvecklades tillskrevs allt fler av dessa effekter i stället den oavsiktligt bildade H2-gasen, snarare än själva pH-förändringen, eftersom alkaliskt vatten inte förändrar kroppens eget inre pH, som förblir strikt reglerat oavsett vad du dricker (även enligt sammanfattningen på Wikipedia ovan). Det är den bakgrunden som direkt förklarar varför en vätgasvattenflaska ibland antas fungera på samma sätt som en alkalisk vattenjonisator: den underliggande processen, elektrolys, är samma ord för båda produkterna, trots att apparaterna är konstruerade för att använda elektrolysen på olika sätt.

Vad en alkalisk vattenjonisator faktiskt är konstruerad för att göra med vattnet

Jonisatorns membran är till för att medvetet separera vattnet i de två strömmarna. Det är hela syftet med konstruktionen, och den alkaliska strömmens förhöjda pH, som ofta marknadsförs som 8 till 10, är produktens främsta försäljningsargument. En vätgasvattenflaska har en annan uppgift från början, och det är här mekanismerna faktiskt skiljer sig åt.

Vad SPE/PEM-elektrolys gör annorlunda

Inuti en SPE/PEM-vätgasflaska (med fast polymerelektrolyt/protonutbytesmembran) gör membranet något mer avgränsat än membranet i en jonisator. Det sitter mellan två elektroder och släpper bara igenom protoner, medan syrgasen som bildas vid anoden, tillsammans med eventuella spår av ozon eller klorbiprodukter, ventileras ut genom en separat öppning i stället för att blandas tillbaka i vattnet du dricker (läs den fullständiga förklaringen av SPE/PEM-elektrolys för en mer ingående beskrivning av mekanismen). Hydrion Core använder till exempel platinelektroder med den här protonutbyteskonstruktionen specifikt för att vattnet ska förbli en enda sammanhängande ström som bara tillförs löst vätgas, i stället för att delas upp i de två separata sura och alkaliska strömmar som en jonisator producerar.

Den separationen är också anledningen till att hanteringen av biprodukter spelar roll utöver frågan om pH. En apparat utan ett korrekt membran, eller med en dålig tätning runt membranet, kan släppa tillbaka en del av dessa ventilerade biprodukter i vattnet i stället för att leda bort dem, vilket är en renhetsfråga som skiljer sig från pH-frågan som den här artikeln besvarar. En flaska kan klara ett pH-test och ändå vara värd att kontrollera med avseende på hur väl den isolerar biproduktgaserna, vilket är en separat konstruktionsdetalj som inte tas upp här.

Uppmätt pH: Vad tester faktiskt visar

En beskrivning av mekanismen räcker bara en bit, så det är bra att titta på en faktisk mätning i stället för att göra antaganden. Oberoende laboratorietester av Hydrion Core uppmätte det ingående vattnet till pH 6,28 före väteberikningen och det färdiga utgående vattnet till pH 6,33 efteråt, en skillnad på cirka 0,05 pH-enheter. Det är tillräckligt lite för att rymmas inom den normala variation du kan förvänta dig mellan två separata testomgångar med samma vatten, och värdet ligger fortfarande tydligt på den svagt sura sidan av neutralt, snarare än att hamna inom det alkaliska intervallet som en jonisator är konstruerad för att uppnå. Som jämförelse marknadsförs alkaliska vattenjonisatorer vanligtvis med utgående vatten på pH 8 till 10, enligt konstruktionen, så en verklig pH-förändring av den storleken skulle vara enkel att mäta och tydlig att se. En förändring på 0,05 enheter är inte det.

Det här resultatet gäller specifikt Hydrion Core under laboratoriets angivna testförhållanden, inte alla vätgasvattenflaskor på marknaden. En apparat som använder bara elektroder direkt i vattnet i stället för ett protonutbytesmembran, eller en apparat med en bristfällig tätning, skulle kunna fungera annorlunda. En sådan skillnad skulle märkas som ett problem med renhet eller biprodukter, inte som bevis för att vätgasvatten generellt höjer pH-värdet. Om du vill kontrollera siffrorna för en specifik produkt i stället för att lita blint på ett påstående som gäller hela produktkategorin, går den här guiden till att mäta väte i vatten igenom vilka verktyg som ger en faktisk mätning.

Varför pH inte är den viktiga siffran här

Molekylen som gör jobbet i vätgasvatten är löst H2, som vanligtvis anges i miljarddelar (ppb) eller milligram per liter, och det är koncentrationen som avgör hur mycket väte vattnet faktiskt innehåller, oberoende av pH-värdet. Kroppen tar upp löst H2 som en gas oavsett om vattnet den kom i hade ett uppmätt pH på 6,3 eller 7,1, så ett lågt pH-värde i sig är inte den variabel som visar om en flaska gör sitt jobb. För dig som vill veta mer om hur koncentrationen beräknas, snarare än om pH-frågan, går den här genomgången av ppb jämfört med ppm igenom vilken nivå man vanligtvis siktar på och varför.

Det hjälper också att sätta vattnets pH i perspektiv i förhållande till kroppens egen kemi: magsyran har ett pH på ungefär 1,5 till 3,5, vilket är mycket surare än allt dricksvatten du skulle svälja. En liten pH-skillnad i själva glaset är därför inte en särskilt betydelsefull variabel när vattnet väl når magen. Vissa säljare hänvisar till ORP-värden (oxidations-reduktionspotential) som en snabb ersättning för att mäta ”hur mycket väte det finns i det här vattnet”, men ORP påverkas i sig både av pH och av mängden lösta mineraler. Ett negativt ORP-värde är därför som bäst en grov indikation på riktningen, inte en exakt mätning av vare sig pH eller H2-koncentrationen. Det är värt att ha den reservationen i åtanke när du bedömer en apparats ORP-värde, i stället för att se det som ett bevis på något specifikt.

Vad du bör kontrollera i stället för pH

Om du utvärderar en vätgasvattenflaska säger pH-värdet i sig väldigt lite. En mer användbar utgångspunkt är den elektrolysmetod som tillverkaren uppger: en SPE/PEM-konstruktion med angivet membran och elektrodmaterial ger dig konkreta uppgifter att kontrollera, medan en produktbeskrivning som bara hävdar att vattnet är ”joniserat” eller ”alkaliskt vätgasvatten” utan att beskriva mekanismen är värd att läsa noggrant, eftersom de två processerna faktiskt ger olika typer av vatten. Titta sedan efter koncentrationsdata från tredjepartstester eller gaskromatografisk verifiering, i stället för att enbart förlita dig på ett PPB-värde i marknadsföringen, på samma sätt som siffrorna ovan för Hydrion Core kommer från ett externt laboratorium och inte från ett påstående från tillverkaren. Ett angivet pH-värde är värt att se som en indikator på renhet och jämnhet: att det ingående vattnets och det utgående vattnets pH ligger nära varandra är förenligt med ett korrekt förseglat membran, snarare än att vara ett hälsopåstående i någondera riktningen.

Hydrion Core vätgasvattenflaska är apparaten bakom de uppmätta pH-värdena i den här artikeln. Den bygger på PEM-elektrodkonstruktionen som beskrivs ovan och har testats av ett oberoende laboratorium, i stället för att bara beskrivas i marknadsföringstext. Om du vill ha en bredare jämförelse mellan vätgasvatten och alkaliskt vatten som produktkategorier, inklusive historiken bakom fördelarna som ledde till förväxlingen från början, går den här jämförelseguiden igenom ämnet mer ingående. Och om du härnäst vill reda ut mätprecisionen hos olika mätare och apparater handlar den kommande jämförelsen av mätare för löst väte specifikt om vilka verktyg som är värda att lita på.