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Versuche im Rahmen der Entwicklung
Versuche und Fehlversuche die ich bei der Entwicklung machte
Diagramme und Datenblätter
Diagramme und Datenblätter
Wasser in eine H2-Gas-Atmosphäre einspritzen
Alles auch einmal genau andersherum denken ... das "Willand-Prinzip" zur Erzeugung von H2-Wasser:
Nicht Gas ins Wasser, sondern Wasser ins Gas einbringen!
Eine der schnellsten und effektivsten Methoden Gas aus dem Wasser herauszubringen ist, es in ein Vakuum zu versprühen. Sollte es dann nicht auch sehr effektiv sein, Wasser in eine Druck-Gas-Atmosphäre zu versprühen, um so Gas ins Wasser zu bringen?
Der Gedanke führte mich zu der meiner absoluten "Lieblingsmethode" zur Herstellung von hochwertigem H2-Wasser: die Autoventil-Methode
Ist eine Quelle von H2-Gas vorhanden (ein Inhalator z.B.) benötigt man nur ein Autoventil (0,11 EUR Gummi bis 8 EUR Edelstahl) und einen Pressluft-Füllschlauch für Autoventile mit einem Anschluss an einen Wasserhahn im Haushalt. (3 bis 20 EUR). Das Autoventil wird in den Deckel einer Getränkeflasche eingebaut (Sprudelflasche, PET-Mehrwegflasche, SodaStream-Flasche ... was auch immer), und der Füllschlauch an die Hauswasserleitung angeschlossen. Dann werden eine oder mehrere der "Ventil-Flaschen" drucklos mit H2-Gas gefüllt, und durch das Autoventil von oben mit Trinkwasser befüllt - fertig! (Beim Abkoppeln des Autoventils vom Wasser, das Ventil nach unten halten, und vorher Wasserhahn schließen nicht vergessen ;-)
Wie das Befüllen mit H2-Gas geht, ist hier beschrieben. Ist bekannt wie viel ml Gas je Minute meine Quelle (der Inhalator) liefert, genügt es die leere Flasche auf den Kopf zu stellen, den Gas-Schlauch von unten in die Flasche bis nach ganz oben zum Flaschenboden zu schieben, und so viele Minuten lang Gas einströmen zu lassen bis das Flaschenvolumen sicher überschritten wurde. (das leichtere H2-Gas treibt die Luft so nach unten aus der Flasche). Wie man die Liefermenge an H2-Gas eines Inhalators in ml/min bestimmt, ist hier beschrieben.
Einbau von Autoventilen in Flaschendeckel
meine erste aufwendigste Methode: Einbau eines Auto-Prüfventils (Messing, teuer) mit angeschlossener Metall-Bewässerungsdüse für Wassersprühnebel (silbern)
Und dann in einer zweiten Variante aus einem Standard-Ventil für Alu-Felgen mit eingeklebter Vernebelungsdüse aus Kunststoff eines Bewässerungssystems.(2k PU-Klebstoff)
Das ist eine billigere Variante. Damit das Ventil aber in eine Pfandglasflasche passt, muss der Kopf kleiner geschliffen werden (etwas mühsam, s.u.)
Wie sich später herausstellte, ist der Einbau so einer zusätzlichen Sprühdüse gar nicht notwendig. Zwar ist das Wasser dann sofort stark mit H2-Gas angereichert, aber das Füllen der Flaschen dauert viel länger als wenn man Flaschen, die ohne Sprühdüse abgefüllt. Werden die Flaschen ohne Sprühdüse aber nur 24 h lang lagert, ist der H2-Gehalt genauso hoch wie mit der Sprüh-Düse geladen. Und eine längere Lagerung der abgefüllten Flaschen tut der Qualität ohnehin gut.
Die schnellste und billigste Methode: Standard-Gummiventile in Plastik-Deckel von Mehrwegflaschen (Kosten 0,11 EUR je Deckel !):
Der untere Gummi-Durchmesser 19,5 mm passt genau in eine Glas-Mehrwegflasche, es genügt ein großes Loch in den Kunststoffdeckel zu machen und es sind keinerlei zusätzliche Dichtungen erforderlich! Für Testzwecke gut, aber nicht wirklich für Lebensmittel geeignet! Nach wochenlanger Lagerung von H2-Wasser erhält man ein "Eaux Michelin" mit starkem Gummi-Geschmack 
Aus diesem Ventil spritzt das Wasser als dünner Strahl in das bereits eingefüllte Wasser und trägt dabei nochmal viel H2-Gas in das bereits eingefüllte Wasser ein. Funktioniert sehr gut.
Bessere, aber aufwendigere Methode: Standard-Ventile für LKW-Felgen mit Dichtungsscheiben (geschmacksneutral ! )
Ein großer Nachteil dieser Ventile ist, dass ihr Durchmesser zu groß ist, um in den Flaschenhals einer üblichen Pfandflasche aus Glas zu passen. Jedes Ventil muss also erst zugeschliffen werden (gilt nicht für PET-Flaschen). Das lässt sich aber mit Heimwerker-Mitteln bewerkstelligen, indem das Ventil mit der Überwurfmutter in das Futter einer Bohrmaschine gespannt wird, und beim "Bohren" eine Feile für Stahl an den Ventilkopf gedrückt wird. So wird der Kopf recht schnell wie auf einer Drehbank rund geschliffen, bis er in den Flaschenhals passt.
Bei PET-Pfandflaschen passt alles wunderbar auch ohne Schleifen, weil der Flaschenhals innen weiter ist
Hier ist wichtig, dass das Loch in den Flaschendeckel gebohrt wird, während der Deckel fest auf die Flasche aufgeschraubt ist, sonst kann die innere dünne, weiß-graue Dichtungsscheibe nicht mit durchbohrt werden.
Zur Dichtung habe ich von oben noch einen kleinen O-Ring als Dichtung und eine größere Unterlegscheibe aufgesetzt, welche den O-Ring umfasst. So ergibt sich eine gute Quetsch-Dichtung und der dünne Einweg-Deckel wird zusätzlich unterstützt.
Die bisher beste Variante: Standard-Wasser-Ventile Typ TR618A für Traktoren und Landmaschinen (klein, dauerhaft, für Wasser konzipiert und geschmacksneutral)
Diese Ventile sind sehr groß und recht teuer und bestehen aus zwei Teilen, von dem hauptsächlich der kleine obere Teil Verwendung findet. Große Reifen von Traktoren in der Landwirtschaft werden je nach Ackerboden und Traktionsanforderung zuerst zu einem großen Teil mit Wasser befüllt, dann das kleinere Pressluftventil eingeschraubt und mit Luft auf den erforderlichen Reifendruck gebracht. Daher ist die Ausführung von Anfang an für Wasser ausgelegt und sehr stabil.
Von dem äußeren Teil (links) verwendete ich meist nur den oberen Teil der Schraubhülse (Vg 12) in welchen der innere Ventil-Teil (Mitte) eingeschraubt wird und am Anschlag mit der unteren schwarzen Dichtung am Anschlag dichtet. Bei dickeren Deckeln wie für die SodaStream-Glaskaraffe kann aber auch nur der innere Teil mit dem Gewinde 32 UNF eingeschraubt werden (man braucht dann einen Gewindebohrer für dieses sonderbare Gewinde, Typ 3/8 Zoll 32 UNF)
Hier meine Optimierungsschritte: Komplettes Ventil unten kleiner geschliffen, kürzer gesägt, mit Mutter oben, noch kürzer und
der grüne Deckel optimal so kurz abgesägt, dass das Einschraubventil gerade noch dichtet und oben zusätzlich gekaufte Unterlegscheibe.
Deckel einer SodaStream-Glaskaraffe mit Ventil (Inneres Ventil-Teil hier direkt mit Klebstoff eingeschraubt)
(Hier zeige ich im Video, wie diese Flaschen mit Ventil im Deckel mit H2-Wasser befüllt werden können)
Großer Thermos-Behälter mit Bier-Zapfhahn: Das war ein weiterer Versuch: Ein großer Vorratsbehälter für den Tisch, aus dem immer kleine Mengen H2-Wasser gezapft werden können und der über das Autoventil immer wieder nachgeladen werden kann, wenn der Druck durch das Abzapfen auf 2 bar gefallen ist. Auch hier habe ich ein Standard-Wasser-Ventile-Typ TR618A verbaut und direkt in den Edelstahl-Behälter geschraubt.
Hat auch wie geplant funktioniert. Mittlerweile habe ich mir aber ein kleines Untertischgerät gebaut, aus dem man auch gläserweise H2-Wasser zapfen kann, ohne immer nachladen zu müssen. Das ist praktischer, und für Gäste auf dem Tisch sind die Glaskaraffen oder Mineralbrunnen-Flaschen schöner und weniger "spooky".
Spezial-Variante: Autoventil in einer Flasche mit integriertem Mixer im Boden/Deckel für den Smoothie-Bereiter "WMF Kult X". Ein Versuch, Wasser unter Druck beim Einspritzen zusätzlich zu mixen!
Das mit dem Mixen hat auch super funktioniert, der Sättigungswert an H2-Gas wird bei gleichzeitigem Mixen sofort nach dem Einspritzen erreicht. Aber das Ganze ist natürlich eher von theoretischem Interesse gewesen. Praktisch ist es mir das zu umständlich und laut.
Prüfflaschen zur Messung des Druckverlaufs beim Laden und während der Lagerung
PET-Mehrweg-Getränkeflaschen zur Druckmessung beim "Boosten"
Prüfflaschen zur Messung des Drucks während der Lagerung (Pressluft-Manometer bis 10 bar und Manometer bis 4 bar)
Versuche mit dem Wasser-Wirbler Vita-Titan
Dieser Wasser-Wirbler schien mir von seinem Schnittbild (s.u.) her im Prinzip am besten dafür geeignet, Gase in das Wasser im Durchlauf einzubringen. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass bei diesem Wirbler die Luft, die in das Wasser eingebracht werden soll, oben angesaugt wird (dunkler Schlitz im Bild), und nicht wie zumeist unten innerhalb des Wasseraustritts. Das Prinzip dieses Wirblers ist, dass in der Wirbelkammer ein schneller Druckwechsel erfolgt (ggf. im Unterdruck bis nahe an die Kavitationsgrenze) bei gleichzeitiger feiner Zerstäubung, bzw. einer sehr dünnen Wasserschicht in der Wirbelkammer entsteht. Die Idee dahinter ist, damit die Verkettung von Wasser-Molekülen durch Wasserstoff-Brückenbindung und van der Waals Kräfte in der Wirbelkammer aufzubrechen (esoterisch: "Informationen im Wasser zu löschen"), die sich dann ggf. neu und anders im Auslauf wieder bilden.
Für den Test habe ich den Wirbler oben am Lufteintritt mit einem Schlauchanschluss versehen (mit Klebeband und einem kurzen Stück dünnes Metallrohr ohne Beschädigung am Wirbler).
An diesem Anschluss habe ich dann H2-Gas ansaugen lassen ... zunächst mit mäßigem Erfolg, weil die Ansaugmenge die Liefermenge meiner beiden Inhalatoren zusammengenommen (400ml/min) übersteigt. Auch mit den 2 Inhalatoren parallel geschaltet arbeitet der Wirbler noch nicht so wie mit Luft. So messe ich die Ansaugleistung des Wirblers, und die liegt so bei ca. 750 bis 800 ml/min!
Daher habe ich den Versuch nochmal mit einer H2-Gasflasche, die sehr große Mengen liefern kann, wiederholt und damit 1,0 ppm im Durchfluss erreicht!:
Als Nächstes habe ich das Wasser zusätzlich durch ein Sammelgefäß strömen lassen, dass den mit dem Wasserstrahl austretenden Wasserstoff wieder einfängt (einfach eine 0,5 l PET-Flasche mit abgeschnittenem Boden). Denn weil H2-Gas ja so leicht ist, tritt es nicht unten nicht zusammen mit dem Wasser aus, sondern sammelt sich oben an der dichten Verbindung von Wirbler und Sammelgefäß und füllt nach einiger Zeit das Gefäß vollständig mit H2-Gas!
Der Test hat die Effektivität auch bestätigt! 1,0 ppm bei 3 l/min im Durchlauf am gewöhnlichen Wasserhahn mit nur 2 bar Leitungsdruck ist ein ausgezeichneter Wert, finde ich. Aber die Flasche zum Auffangen des H2-Gases brachte alleine für sich keine zusätzliche Verbesserung.
In einem nächsten Optimierungsschritt habe ich den unteren Auslass der Flasche auch noch in ein Sammelgefäß für das erzeugte H2-Wasser eingetaucht. Der Wasserstrahl aus dem Wirbler trifft dadurch auch noch unter der H2-Atmosphäre auf die Wasseroberfläche, sodass zusätzlich H2-Gas, welches im Strahl mitgerissen wurde, in das Wasser im Sammelgefäß eingestrudelt wird, und damit erreichte ich dann einen Wert von 1,2 ppm im Durchlauf !!
Der nächste Entwicklungsschritt war dann logischerweise, das H2-Gas nicht mehr direkt in den Ansaugschlitz des Wirblers einströmen zu lassen, sondern den gesamten Wirbler in die Flasche zu verlegen und H2-Gas in einem Schlauch aus dem Inhalator (300 ml/min) unten in die Flasche einzubringen. Dadurch wird das nicht im Wasser gelöste H2-Gas jetzt im Kreislauf vom Wirbler oben in der Flasche immer wieder erneut angesaugt. Durch diesen Trick ist der H2-Gasverbrauch auf einmal sehr gering, weil das H2-Gas ja "recycelt" wird. Auch mit der Methode erreiche ich die 1,0 ppm, bzw. 1,2 ppm im Durchlauf bei 3 Liter H2-Wasser je Minute unter Verwendung von nur einem Inhalator zur H2-Gas-Erzeugung!
Und für die "Recycling-Methode" mit der übergestülpten Flasche ohne Boden genügt sogar der kleine Inhalator mit nur 100 ml/min an H2-Gas-Produktion.
Nach dem gleichen Prinzip bastelte ich dann noch ein kleines Gerät, um auch das Badewasser mit H2-Gas anzureichern. Hier soll schon eine geringe Anreicherung mit H2-Gas die Haut "verschönern".
H2 drucklos in Wasser einbringen
Lässt man H2-Gas irgendwie durch Wasser in einem offenen Gefäß blubbern, kann man theoretisch H2-Wasser mit einem H2-Gehalt von bis zu 1,57 ppm erzeugen (bei 20 °C Wassertemperatur und Luftdruck auf Meereshöhe). Theoretisch deshalb, weil das Verfahren im Vergleich zum Einbringen von H2-Gas unter Druck nicht sehr effektiv ist, denn der Vorgang bis zum Erreichen der 1,57 ppm dauert ohne Überdruck wesentlich länger und benötigt sehr viel mehr H2-Gas zum Erreichen des Sättigungswertes. Aber Werte zwischen 0,8 und 1,2 ppm sind recht schnell erreichbar.
Das Verfahren hat den Vorteil, dass beliebige Flüssigkeiten so mit H2-Gas angereichert werden können, weil das Gas direkt eingeleitet wird und nicht über eine PEM-Zelle die sonst im direkten Kontakt zu der Flüssigkeit steht. Manche Getränke könnten die PEM-Zelle verschmutzen oder ggf. auch die Elektronik in der Booster-Flasche überlasten, wenn diese die maximale Stromstärke nicht begrenzt.
Da mir anfangs H2-Gas aus Druckflaschen zur Verfügung stand, war es naheliegend zunächst einmal mit dieser Methode Erfahrungen zu sammeln. Dazu besorgte ich mir so eine "Sprudel-Keramik", mit der man Luft ins Aquarium sprudeln lässt, wenn die vorhandenen Pflanzen für die zu vielen Fische nicht genug Sauerstoff ins Wasser eintragen:
Diesen Sprudel-Stab habe ich dann in den Deckel einer Edelstahl-Thermosflasche eingebaut und in der Flasche Trinkwasser aus einer Druckflasche mit H2-Gas aufgeladen. Das war nicht sehr effektiv. Erst nach stundenlangem "Besprudeln" bekam ich das Wasser nahe an die Sättigung von 1,5 ppm heran.
Sprudel-Keramik eingebaut in den Trink-Deckel einer Edelstahl-Thermosflasche (so konnte auch noch etwas Druck aufgebaut werden)
Deutlich schneller erreichte ich die Sättigung mit entlüftetem Wasser. Dazu habe ich das Wasser zunächst längere Zeit mit einem hohen Vakuum beaufschlagt, um möglichst alle Fremdgase (Sauerstoff, Stickstoff etc.) aus dem Wasser zu entfernen:
Vakuum-Pumpe entzieht dem Wasser in der Thermosflasche alle gelösten Gase, nebenbei lädt der Deckel mit der Sprudel-Keramik einen Tetraeder-Packt Orangensaft mit H2-Gas auf
Ein-mixen von H2-Gas in druckloses Wasser
Mittlerweile wurden auch Mixer vermarktet, die an Inhalatoren angeschlossen werden können, um das erzeugte Gas schneller als durch reines "Besprudeln" in Flüssigkeiten wie Wasser oder Fruchtsäfte einzubringen. Der Trick dabei ist, dass größere Gasblasen durch die Mixer-Flügel zerschlagen werden und durch die Form der Mixer-Flügel (Halbkreis-Stab, Tragflügelprinzip) im Wasser lokal ein schneller Wechsel von Überdruck und Unterdruck erzeugt wird, wodurch sich mehr Gas schneller löst. Es handelt sich dabei um recht primitive, aber ggf. teuer verkaufte Zusatzgeräte zu kleinen Inhalatoren für unterwegs. Wenn es aber nur um Wasser geht, erfüllen die Booster Flaschen diesen Zweck um ein Vielfaches besser!
