DIY-vätgasvatten: säkra metoder och riskabla knep (därför är batterielektrolys en dålig idé)

Om du har sett en video eller ett foruminlägg där ett 9-voltsbatteri eller ett bilbatteri sänks ner i ett glas saltvatten för att göra ”DIY-vätgasvatten”, är det ärliga svaret att det här inte är ett säkert sätt att tillföra väte till vatten som du tänker dricka. När elektrisk ström leds genom kranvatten spjälkas en del av vattnet till väte och syre, men vanligt kranvatten innehåller nästan alltid klorid, och vanliga hushållssladdar och batterier är inte avsedda för det här. När man kombinerar de här två omständigheterna blir köksbänksexperimentet inte längre en genväg till vätgasvatten, utan en källa till klorgas och en oventilerad, brandfarlig gasblandning.

• Ström genom vatten kan frigöra väte, men kloriden som redan finns i kranvattnet (och i eventuellt tillsatt salt) reagerar oftast vid den positiva elektroden före syret och bildar i stället klor.
• Vanliga elektrodmaterial som stål, aluminium eller koppar är inte de inerta metaller som används i kontrollerad elektrolysutrustning. Därför kan själva elektroden delta i reaktionen i stället för att förbli neutral.
• Väte och syre som frigörs tillsammans i öppen luft kan ansamlas till en blandning som förblir brandfarlig inom ett ovanligt brett koncentrationsintervall. Därför håller industriell utrustning gaserna åtskilda och ventilerade.
• En vätgastablett baserad på magnesium driver samma grundläggande reaktion – metall reagerar med vatten – i en avgränsad, självbegränsande form som inte kräver elektricitet, sladdar eller tillsatt salt.

Varför försöker folk göra vätgasvatten med ett batteri?

Lockelsen är uppenbar: ett batteri, två sladdar och ett glas du redan har ser ut som ett kostnadsfritt alternativ till en flaska, kanna eller generator för vätgasvatten. I de flesta varianter av tricket tillsätter man först en nypa bordssalt eller bikarbonat i vattnet, med motiveringen att vanligt kranvatten inte leder elektricitet tillräckligt bra på egen hand och att de tillsatta jonerna får strömmen att flöda snabbare och bubblorna att bildas tidigare. Ser man enbart till kostnaden håller det resonemanget. Men det bortser från vad det tillsatta saltet och den blottade metallen faktiskt gör med vattnet rent kemiskt. Det är den frågan den här artikeln besvarar, inte om utrustningen är billig eller enkel att sätta ihop.

Vad händer egentligen när du leder ström genom kranvatten?

Att leda likström genom vatten är ett verkligt sätt att spjälka det: vätgas bildas vid den negativa elektroden (katoden) och syrgas vid den positiva elektroden (anoden) (källa: Elektrolys av vatten). Det är riktig kemi, och det är också den underliggande processen bakom SPE/PEM-membranen som används i en korrekt konstruerad flaska för vätgasvatten. Skillnaden mellan en kontrollerad flaska och ett öppet glas med två lösa sladdar handlar om vad mer som finns i vattnet och vad elektroderna är gjorda av.

Varför tillsatt salt gör det värre, inte bättre

Både kranvatten och tillsatt bordssalt tillför kloridjoner, och vid anoden oxideras kloridjonerna före vattnet. Därför bildas klor i stället för syre vid elektroden (källa: Elektrolys av vatten). Det här är ingen obetydlig sidoreaktion: det är samma kemi som industrin medvetet använder i klor-alkaliprocessen för att tillverka klorgas från saltvatten. Det är precis därför processen körs i slutna, specialbyggda celler i stället för i en öppen behållare (källa: Klor-alkaliprocessen). Att tillsätta salt i en DIY-anordning för att få bubblorna att bildas snabbare innebär alltså kemiskt sett att man tillsätter den ingrediens som gynnar klorbildning framför ren gasutveckling.

Varför elektrodmaterialet spelar roll

Utrustning som ska producera ren vätgas eller syrgas använder inerta elektrodmaterial, som platina eller en platinabelagd/belagd titananod, just eftersom metallerna inte reagerar med vattnet eller gaserna som bildas (källa: Klor-alkaliprocessen). Ett gem, en bit aluminiumfolie eller polerna på ett bilbatteri är inte något av det här. När vanlig metall ligger i vatten som leder elektrisk ström kan själva metallen delta i reaktionen och avge metalljoner till vattnet, utöver det klor som kloridjonerna redan har bildat. Inget av detta går att se eller känna smaken av medan det händer, vilket är en del av anledningen till att anordningen ser ofarlig ut när den är igång.

De två riskerna: klor och en oventilerad gasblandning

Den första risken är själva kloret. Klorgas är extremt farlig och giftig för de flesta levande organismer (källa: Klor), vilket i sig är skäl nog att se en reaktion som producerar klorgas på köksbänken som något man ska avbryta, inte fortsätta med i ett stängt rum. Om ett glas på köksbänken avger en svag kemisk lukt är det ett tecken på att reaktionen pågår, inte en kosmetisk bieffekt att ignorera.

Den andra risken är själva gasblandningen. Väte har ett ovanligt brett brännbarhetsområde i luft, ungefär 4 % till 75 % av volymen, jämfört med exempelvis bensinånga, som bara är brandfarlig inom ett mycket snävare intervall (källa: Säkerhet kring väte). Industriell elektrolysutrustning är konstruerad för att hålla väte och syre fysiskt åtskilda och ventilerade, just av den här anledningen: en dokumenterad incident inträffade 1975 när väte läckte in i en syrgasledning efter att en elektrolyscell havererat, så att de två gaserna kunde blandas (källa: Säkerhet kring väte). I ett öppet glas med två nedsänkta sladdar stiger båda gaserna rakt upp i den omgivande luften tillsammans. Det är en betydligt annorlunda situation än i en sluten apparat som är konstruerad kring samma grundläggande kemi.

Hur en vätgastablett använder samma grundläggande kemi på ett säkert sätt

En magnesiumbaserad vätgastablett bygger på samma typ av reaktion – metall som reagerar med vatten – men närmar sig den från motsatt håll. Magnesiummetall reagerar med vatten och bildar magnesiumhydroxid och vätgas. Reaktionen är självbegränsande eftersom magnesiumhydroxiden som bildas lägger sig på metallens yta och bromsar den fortsatta reaktionen (källa: Magnesium). Det är tablettens egen kemi som driver hela processen: den bygger på reaktionen mellan metallen och vattnet som tabletten släpps ner i, och avtar av sig själv när ytskiktet byggs upp.

I just Hydrion H2-tabletten kombineras magnesiumet med äppelsyra och vinsyra, som styr hur snabbt tabletten löses upp när den hamnar i ett glas vatten. Produktens egna anvisningar säger att en tablett ska släppas ner i 500 ml vatten, utan att något annat tillsätts. Om du vill ha en fullständig genomgång av vad en sådan tablett innehåller och varför, går den här genomgången av vad vätgastabletter faktiskt innehåller djupare in på ingredienserna. Den här förklaringen av vad ”8 PPM” egentligen betyder går igenom vad siffran på etiketten faktiskt mäter. För information om dosering och daglig användning av tabletter snarare än om kemin är den särskilda tablettguiden mer användbar. Skillnaden som spelar roll här är inte slagordet ”tablett bra, batteri dåligt”, utan att en tillverkad produkt med ett enda användningsområde, utformad för kontakt med dricksvatten, fungerar förutsägbart, medan ett batteri och ett par sladdar som återanvänds för ett helt annat ändamål inte gör det.

Ett snabbt sätt att skilja en säker metod från en riskfylld

Samma fyra frågor fungerar långt utanför just den här jämförelsen och är värda att ha i åtanke varje gång en ny metod för att ”göra det själv” och tillverka vätgasvatten dyker upp på nätet:

• Är reaktionen sluten eller avgränsad, eller sker den i ett öppet glas med blottad metall i vattnet?
• Kräver metoden en extern strömkälla och sladdar, eller drivs den av sin egen kemi när du tillsätter vatten?
• Är föremålet utformat och testat för kontakt med dricksvatten, eller återanvänds det för ett annat ändamål, som ett batteri, startkablar eller en mobilladdare?
• Kräver metoden att man tillsätter salt eller någon annan tillsats för att den ska ”fungera snabbare”? Det är ofta ett tecken på att man främjar en oönskad sidoreaktion, inte en önskvärd sådan.

Gå igenom de här fyra frågorna varje DIY-idé för vätgasvatten innan du provar den, i stället för att bedöma den utifrån kostnaden eller hur övertygande bubblorna ser ut. Den här jämförelsen sida vid sida av de legitima metoderna – tabletter, magnesiumstavar, flaskor, kannor och maskiner – är rätt ställe att vända sig till om du försöker avgöra vilken metod som passar din vardag när du väl har uteslutit att improvisera en krets.

Inget av det här betyder att det finns anledning att vara skeptisk till vätgasvatten i sig; det betyder att batteri- och sladdmetoden är fel sätt att få det. Om din grundläggande fråga gäller säkerheten med att dricka vätgasvatten när det väl har framställts på rätt sätt, snarare än den här specifika DIY-metoden, tar säkerhetsguiden för vätgasvatten upp det separat. För dig som just har förstått varför en improviserad krets är fel verktyg för jobbet är en tablett som utför samma magnesium- och vattenreaktion i en sluten form med ett enda användningsområde ett mer direkt nästa steg, eftersom den inte kräver några sladdar eller elektroder att ta hänsyn till.