Umrechnungsformeln für H2-Gas im Wasser
Gehalt an H2-Gas im Wasser: ppm, ppb ml
Die Angaben in ppm (je Million) oder ppb (je Milliarde) sind so zu verstehen wie Promille (je Tausend) oder Prozent (je 100). Sie bezeichnen also einen Anteil oder ein Gehalt, aber sie sagen nichts darüber aus, um was für einen Anteil es sich handelt (also z. B.: Gewicht oder Volumen). Das ist verwirrend und kann zu Missverständnissen führen. So ist der Gewichtsanteil von H2-Gas an der Luft 0,036 ppm, der Volumenanteil an Luft aber 0,55 ppm! Alle Angaben auf diesen Seiten sind in ppm bezogen auf das Gewicht angegeben. Es gilt:
1 mg H2-Gas = 12,13 ml H2-Gas = ca. 0,5 mM H2
in einem kg (Liter) Wasser gelöst entsprechen einem H2-Gehalt von:
1000 ppb = 1 ppm = 0,001 ‰ = 0,0001 % = 0,000001
oder
1000 Milliardstel = 1 Millionstel = 0,001 ‰ = 0,0001 % = 0,000001
(Alternativ zur Einheit ppb wird auch µg/L verwendet, also Mikrogramm je Liter)
Die Einheiten bedeuten:
- 1 mg bezeichnet die Masse in Milligramm, also 0,001 Gramm
(Die Masse, und nicht das Gewicht, denn das Gewicht von H2-Gas ist auf der Erde ja negativ! Ein H2-Gasballon zieht an der Waage nach oben.) - 1 ml (Milliliter) bezeichnet ein Volumen, 1 ml = 1 cm3
- 0,5 mM H2 bezeichnet die Anzahl an Wasserstoff-Molekülen
(1 mM H2 = ca. 6 x 1023 H2-Moleküle, genauer: 602 210 76 000 000 000 000 000 H2-Moleküle)
Abschätzung der maximal möglichen H2-Konzentration im Wasser in ppm
Die maximal mögliche H2-Konzentration steigt linear mit dem Überdruckruck p im Wasser und hängt etwas von der Wassertemperatur ab.
Für Wasser bei Raumtemperatur kann das erreichbare Maximum C der H2-Konzentration im Wasser so abgeschätzt werden:
C [ppm] = (p+1) [bar] x 1,572
oder der mindestens erforderliche Druck, um einen ppm-Wert erreichen zu können, ist
erf. p [bar] = ( C [ppm] / 1,572 ) - 1
Der Überdruck p im Wasser bei der Anreicherung mit H2-Gas ist Null, wenn das H2-Gas an der Wasseroberfläche frei entweichen kann (d.h. nur atmosphärischer Druck vorhanden, kein geschlossenes Gefäß, kein Deckel auf der Booster-Flasche). Durch freies "Durchsprudeln" von offenem Wasser (p=0) lassen sich maximal 1,572 ppm an H2-Gas ins Wasser bringen, das dann unter Normaldruck "gesättigt" ist.
Erreicht eine geschlossene Booster-Flasche bei der Anreicherung mit H2-Gas einen Innendruck von 4 bar (entsprechend 40 m Wassertiefe) lassen sich maximal (4-1) x 1,572 = 7,86 ppm erreichen. Dann ist das Wasser bei geschlossenem Deckel ebenfalls "gesättigt", aber nach dem Öffnen des Deckels 4-fach übersättigt. Der übersättigte Anteil entweicht dann schnell wieder aus dem Wasser, und durch Schütteln des Wassers besonders schnell.
Bestimmen der H2-Leistung eines Geräts zur Erzeugung von H2-Wasser
Der Wirkungsgrad Wt berücksichtigt nicht nur, wie hoch das Wasser mit H2-Gas angereichert wird, sondern auch, wie lange der Vorgang benötigt.
Dieser Wert gibt an, wie viel Milliliter H2-Gas je Minute ein Gerät in einen Liter Wasser einbringen kann.
Hier ist genau beschrieben, wie dieses Qualitätsmerkmal berechnet wird.
Wirksame Menge von molekularem Wasserstoff im Körper
Es ist offenbar gesund, dem Körper molekularen Wasserstoff zuzuführen, falls dieser in einem gesunden Darm nicht schon selbst in ausreichender Mengen produziert wird.
Aber selbst bei einer hohen H2-Gas-Produktion im Darm, erreicht der molekulare Wasserstoff die weit vom Bauchraum entfernten Körperregionen nicht, oder nur in sehr geringer Konzentration, weil das H2-Gas den Körper immer auf dem schnellsten Weg wieder verlässt. Durch den Blutstrom in den Venen gelangt er schnell zur Lunge und wird dort abgeatmet. Das H2-Gas diffundiert auch sehr leicht direkt durch alle Körpergewebe bis zur Haut und tritt dort aus, wenn es davor nicht schon vom venösen Blut "eingefangen" und abtransportiert wurde.
Die Frage einer sinnvollen, also ausreichend wirksamen Dosis an H2-Einnahme lässt sich daher nicht einheitlich beantworten, da es sehr darauf ankommt, wie das H2-Gas dem Körper zugeführt wurde (über Trinkwasser in den Magen-Darm-Trakt, über Inhalation in die Lunge und die Arterien oder über Badewasser in die gesamte Hautoberfläche) aber auch welchen Ort im Körper mit Beschwerden das H2-Gas erreichen soll (Lunge, Bauch, Kopf oder die Extremitäten bis in die Finger und Zehen).
Hier ist ein
Forschungsbericht, der Studienergebnisse uber die unterschiedlichen Darreichungsformen von H2-Gas zusammenfasst (auf Englisch).
Tatsächlich ist auch die Studienlage über die Wirkung verschiedener Dosierung äußerst dürftig und damit ungesichert. Das liegt auch daran, dass es lange Zeit keine Geräte gab, die Trinkwasser mit mehr als 1 bis 2 ppm an H2-Gas anreichern konnten, während gute Geräte heute auf einfachste Weise Wasserstoff-Wasser mit 4 bis 7 ppm erzeugen können. Das Inhalieren von H2-Gas ist auch noch nicht lange allgemein verbreitet und das Baden in H2-Wasser steckt noch in den Kinderschuhen.
Für die Anwendung eines Medikaments wäre es natürlich fatal, wenn große Unsicherheiten darüber bestehen, welche tägliche Dosis hilfreich ist und ab wann zu einer eine Überdosierung kommt, die zu gesundheitlichen Schäden führen kann. Aber im Fall der Einnahme von H2-Gas ist das glücklicherweise nicht so wichtig, denn es gibt keine Überdosierung von molekularem Wasserstoff (H2-Gas) im Körper.
Das rechtfertigt aber noch nicht die Aussage: "Viel hilft viel, und mehr davon hilft auch noch mehr" sondern das bedeutet: "Zu-viel oder sogar viel-zu-viel bringt gar nichts".
Die Frage bleibt aber: "Ab welcher Dosis ist eine Wirkung nachweisbar?" und: "Ab welcher Dosis zeigt eine zeigt sich keine weitere Steigerung der Wirkung mehr?"
H2-Produktion in der Darmflora
Bakterien im Darmbiom verarbeiten Balaststoffe in kurzkettige Fettsäuren wie Proprionsäure, Buttersäure und Essigsäure die als Energie-Träger vom Körper aufgenommen werden und erzeugen dabei H2-Gas. Ballaststoffreiche Ernährung kann daher bewirken, dass im Darm mehr H2-Gas erzeugt wird. In einem Gleichgewicht wandeln dann "Methanogene" Bakterien das H2-Gas in Methan und ohne diese würde auch die H2-Gas-Produktion bei "zu viel" H2-Gas im Darm zum Erliegen kommen.
Weil H2-Moleküle so viel kleiner als andere Gas-Moleküle im Darm sind ist anzunehmen, dass ein großer Teil des H2-Gases aus dem Darm in die Blutbahn gelangt, so wie aus der Lunge beim Inhalieren.
Die
Studie Effect of dietary turmeric on breath hydrogen von Akito Shimouchi et.al. postuliert nun, dass das indische Gewürz "Kurkuma" (genauer das Curcumin in der Wurzel der Pflanze "Gelbwurz", alias: Curcuma longa) die Darmflora dahingehend anregt oder verändert, dass mehr H2-Gas im Atem gemessen werden kann, welches aus dem Darm ja nur über die Blutbahn zur Lunge gelangt sein kann.
Der Einnahme von "Kurkuma" kann als Gewürz in Speisen oder als Pulver in Kapseln erfolgen. Kurkuma wird ein ähnliches Wirkspektrum wie dem Inhalieren von H2-Gas zugeschrieben, insbesondere die entzündungshemmende Wirkung im Körper. Unklar ist wie die Wirkung von Kurkuma mit seiner H2-Gas-Produktion im Darm zusammenhängt.
Hier werden die "wundersamen" Eigenschaften von Kurkuma gepriesen. Es wird die Einnahme von 2 g Kurkuma täglich als wirksam empholen, wobei bis zu 12 g täglich nicht schädlich seien.
H2-Wasser trinken
Viel reines Wasser zu trinken soll ja generell gesund sein, auch ganz unabhängig davon, ob es zuvor noch mit H2-Gas aufgeladen wurde.
Will man dem Körper irgendwie H2 zuführen, so ist das Trinken sicher der einfachste Weg. Die höchste H2-Konzentration ist dabei nach dem Trinken im Bauchraum zu erwarten, wobei ein gesunder Darm und ballaststoffreiche Ernährung dort selbst auch schon selbst H2-Gas erzeugen. Über den Blutstrom oder direkt gelangt das getrunkene H2-Gas dann von vom Magen in immer geringerer Konzentration in die weiter entfernten Bereiche des Körpers. Bis in den Kopf sowie in die Arme und Beine gelangt dabei vermutlich aber nur ein sehr kleiner Anteil davon.
Meist wird angegeben, dass die tägliche Einnahme von 1,5 bis 3 mg von gelöstem H2 im Wasser wirksam ist, und diese Menge wird dann auch empfohlen. Um dem Körper 3 mg H2 im Wasser zuzuführen, müssen 3 Liter Wasser mit einem H2-Gehalt von 1 ppm getrunken werden. Es reicht aber auch schon einen halben Liter H2-Wasser zu trinken, wenn dieses einen H2-Gehalt von 6 ppm hat.
Das folgende Diagramm basiert auf diesen Empfehlungen und zeigt, wie viel H2-Wasser man täglich trinken sollte in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit der verwendeten H2-Booster-Flasche. Je weniger H2 im Wasser ist, umso größer wird die als Minimum empfohlene tägliche Trinkmenge.

Diese Trinkempfehlung von 3 mg täglich stammt noch aus einer Zeit, als das Wasser nur mit bis zu 2 ppm anreichert werden konnte und man den Probanden nicht zumuten wollte, mehr als täglich 1 bis 2 Liter H2-Wasser trinken zu müssen. Daher sehe ich diese Empfehlung von 1 bis 3 mg H2 eher als offenbar wirksame Mindestmenge an. Täglich mehr Wasserstoff zu sich zu nehmen, kann aber keineswegs schaden. Studien, welche unterschiedlich hohe Mengen von H2-Wasser bis in den Bereich von 10 ppm in ihrer Wirksamkeit vergleichen, sind mir nicht bekannt.
Meine Empfehlung ist, 2 bis 3 mal täglich einen 1/4 Liter Wasser mit mindestes 5 ppm H2-Gehalt trinken. Das ist leicht machbar und entspricht diesen ersten Empfehlungen. Ist der H2-Gehalt über 5 ppm, um so besser.
H2-Gas inhalieren
Beim Inhalieren wird das H2-Gas sehr stark mit der sonstigen Atemluft verdünnt und gelangt in dieser verdünnten Konzentration zumächst in die Lunge. Entsprechend kann die höchste entzündungshemmende Wirkung in der Lunge erwartet werden. Von dort gelangt das H2-Gas so wie der aufgenommene Sauerstoff über die Arterien in alle Körperregionen, aber je länger der Fließweg in den Arterien ist, desto geringer wird die H2-Konzentration im Blut. Im Vergleich zu dem Rrinken von H2-Wasser gelangt mehr H2-Gas den Kopf und in die Muskeln der Arme und Beine. Die Wirkweise des Inhalierens sollte also bei Muskelkater und dem Kater nach reichlich Alkoholgenuss im Vergleich zum Wasser-trinken effektiver sein.
Noch schwieriger ist es hier abzuschätzen, wie viel von dem inhalierten H2-Gas dabei tatsächlich im Körper verbleibt und nicht direkt wieder abgeatmet wird.
Inhalatoren liefern ein Gasvolumen in ml/min (Milliliter je Minute) wobei 1 mg H2 einem Gasvolumen von 12,13 ml entsprechen.
Empfehlenswerte Inhalatoren liefern heute 600 bis 1000 ml/min, und 1000 ml/min und am besten ist es selbst auszuprobieren, ob und ab welcher Inhalationsdauer das persönliche Empfinden für eine angenehme Wirkung spricht. Und auch da gilt generell: Wenn es mir rundum gut geht, werde ich auch kaum eine Wirkung spüren, und eine "Überdosis" schadet nicht dem Körper, aber vielleicht dem Geldbeutel, weil die Inhalatoren selbst teuer sind, sich im Betrieb abnutzen und sehr viel Strom verbrauchen.
Wie das Diagramm auf dieser Seite nahelegt, ist es ratsam mindestens 20 Minuten lang zu inhalieren, bis das H2-Gas den Blutstrom wirklich angereichert hat und im Blut auf dem erreichten Level bleibt. Was dieses Diagramm auch zeigt ist, dass das inhalierte H2-Gas die Haut nur sehr spät und schwach erreicht, und das dürfte durch Trinken von H2-Wasser tendenziell noch schwächer ausgeprägt sein.
Es ist schwierig abzuschätzen, wie viel von der inhalierten Menge an H2-Gas beim inhalieren tatsächlich über die Lunge in das arterielle Blut gelangt und nicht direkt wieder abgeatmet wird. Das macht es nicht einfach abzuschätzen wie lange es dauert bis dem Körper die bislang empfohlenen 3 mg H2-Gas zugeführt wurden. Das hängt besonders stark von der Leistung des verwendeten Inhalators ab, vom Lungenvolumen und dem Zeitverhältnis von Ein- und Ausatem.
Das sind meine Empfehlungen (HIER ausführlich begründet):
- Alternativ oder zusätzlich zum Trinken von H2-Wasser ist es sinnvoll täglich 30 Minuten mit einem Inhalator zu inhalieren der mindestens 600 ml/min an H2-Gas liefert.
Länger oder öfter zu inhalieren schadet nicht, kostet aber Strom und verkürzt ggf. die Lebensdauer des Inhalators. - Beträgt die Leistung des Inhalators nur 300 ml/min sollte täglich schon mindestens 60 Minuten lang inhaliert werden, und ein Gerät das weniger als 300 ml/min an H2-Gas liefert, verdient den Namen "Inhalator" eigentlich schon nicht mehr.
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Weil das H2-Gas in den Atemstrom als Anteil eingemischt wird, wirkt sich die inhalierte H2-Gasmenge bei Inhalatoren mit Liefermengen an H2-Gas von 300 bis 2000 ml/min etwa im Quadrat auf die zu erwartende Wirksamkeit aus. Bei Verdopplung der inhalierten H2-Gasmenge kommt also etwa die 4-fache Menge im Körper an!
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Während des Ausatmens ist die Menge an aufgenommenen H2-Gas vielleicht nicht Null, aber doch sicher sehr stark reduziert. Daher sollte der Einatem möglichst langsam durch die Nase erfolgen, und der Ausatem möglichst schnell durch den Mund.
Alternativ hat es eine ähnliche Wirkung, den Gummischlauch der Nasenbrille beim Ausatmen abzuklemmen und beim Einatmen wieder sanft zu öffnen. So sammelt sich zusätzliches H2-Gas im Schlauch für den nächsten Einatem an, das sonst beim Ausatmen durch den entgegen gesetzten Luftstrom verloren gehen würde.
(Tipp: Wird der Druck im Schlauch beim manuellen Abklemmen zu hoch, hilft ein gasdichtes Zwischenbehältnis als Puffervolumen im Schlauch.)
In H2-Wasser baden
In H2-Wasser zu baden ist eine recht neue Entwicklung, weil erst seit kurzen Technologien entdeckt und zur Anwendung gebracht wurden, die es erlauben große Mengen von hochwertigen H2-Wasser in kurzer Zeit und mit vernünftigem Aufwand herzustellen. Zudem ist es noch einmal schwieriger sehr warmes Wasser mit H2-Gas anzureichern und den Verlust beim Baden in stark übersättigten Badewasser über die freie Wasseroberfläche während des Badens zu kompensieren.
Kommerzielle Geräte zum Baden in warmen H2-Wasser sind bisher noch entweder sehr teuer (um die 20.000 EUR inklusive der Wanne) oder erlauben nur eine Anreicherung in einem unteren Bereich bis zur einfachen Sättigung von 0,7 bis 1,6 ppm. Es wird sogar bereits H2-Badewasser in einem öffentlichen Spa-Bad in Polen angeboten, in dem meiner Einschätzung nach aber nur homöopathische Dosen von H2-Gas vorhanden sein können.
Ganz generell gilt:
Ist das H2-Badewasser milchig, so ist die Qualität gering, weil dass ein sicheres Zeichen dafür ist, dass der H2-Gehalt gerade unter die Sättigungsgrenze fällt.
Auch aus einem Whirlpool in den Luft eingeblasen wird oder in den Wasser mit sehr kräftigen Massagedüsen eingespritzt wird, entweicht sofort nahezu aller Wasserstoff!
Meine eigenen Selbstbau-Geräte sind mittlerweile in der Lage 250 Liter von 39 °C warmem Badewasser in 30-45 Minuten auf ca. 4 ppm H2-Gehalt in 30 bis 45 Minuten zu bringen und und diese hohe Übersättigung auch beim Baden aufrechtzuerhalten! Wird dann während des Badens noch zusätzlich H2-Gas inhaliert, so erscheint es mir damit erstmals möglich zu sein, den gesamten Körper mit molekularem Wasserstoff zu sättigen.
Der unschätzbare Vorteil des Badens in übersättigten H2-Wasser gegenüber dem Trinken oder Inhalieren ist, dass der Wasserstoff zuerst die gesamte Hautoberfläche erreicht und sättigt, die mit den beiden anderen Methoden der H2-Einnahme zuletzt und nur mit geringer H2-Konzentrationen erreicht werden kann. Außerdem kann in übersättigtem H2-Wasser kein H2-Gas mehr über die Haut entweichen, sondern nur noch abgeatmet werden. Un das Abatmen über die Lunge erfolgt nur langsam und in geringerer Menge als die H2-Zufuhr. Da die Hautoberfläche sehr groß ist, erfolgt auch die Anreicherung von H2-Gas im Körper recht schnell. In einer medizinischen Studie ist z.B. bereits nach einem täglichen Bad über 10 Minuten in Badewasser mit nur 1 ppm an Wasserstoff deutlich erkennbare Erfolge bei Schuppenflechte dokumentiert worden, wohingegen trinken und Inhalieren von H2-Gas keine vergleichbare Wirkung haben.
Das Baden in H2-Wasser ist also ideal zur Unterstützung der Haut im Kampf gegen alle Arten von entzündlichen Prozessen in der Haut und zur besseren Durchblutung der allerfeinsten Hautkapillaren. Das Baden verspricht damit in noch einem weit höheren Maße eine "schöne Haut" (auch im Alter) im Vergleich zu dem Trinken von H2-Wasser.
Auch hier lassen sich zu der bereits wirksamen Dosierung keine gesicherten Aussagen treffen. Nach meiner persönlichen Erfahrung macht es jedoch einen sehr großen Unterschied, ob das Badewasser gerade mal mit 1,6 ppm an H2-Gas gesättigt, oder deutlich übersättigt ist, doch Studien die stark übersättigtes H2-Badewasser verwendet haben, gibt es bislang noch nicht.
Für das H2-Baden der Hände oder der Füße genügen aber bereits Wassermengen von 5 bis 10 Liter zum Eintauchen und das Wasser muss nicht so warm wie beim Baden sein. Für ein Fußbad zur Unterstützung der Abheilung von entzündlichen Prozessen genügt daher schon ein kleines Wandgerät, welches entsprechende Menge an H2-Wasser bereitstellen kann.
Gut geeignet für Fußbäder ist dazu etwa mein größeres Wandgerät oder entsprechende kommerzielle Alternativen, jedoch sollte der H2-Gehalt im Wasser möglichst über 3 ppm liegen.
H2-Infusion direkt in die Blutbahn
In Deutschland werden mittlerweile sogar eine Infusionstherapie mit H2-Gas angeboten. Dazu wird die übliche Kochsalzlösung vor der Infusion in dem versiegelten Kunststoff-Beutel in H2-Wasser gelaget und so mit H2-Gas angereichert,das durch den Beutel in die Kochsalzlösung wandert. Die erreichbare H2-Dosierung hängt davon ab wie hoch das H2-Wasser mit Wasserstoff angereichert war und wie lange die Lagerung im H2-Wasser erfolgte. Der Therapeut sollte die Konzentration von H2-Gas in ppm messen und bei seinem therapheutischen Angebot mit angeben.
Aufnahme von H2-Gas über die Lunge durch Inhalieren
In seinem Buch:
„WASSERSTOFF INHALATIONSTHERAPIE“ aus dem Jahr 2020 schreibt Y.S. Lee:
„In klinischen Experimenten in Japan konnten bei Patienten, die COPD bereits vorher hatten 2 % H2 in Betracht gezogen werden, da sie 98 % Sauerstoff und 2 % Wasserstoff für bis zu 18 Stunden inhalierten. Sie atmeten das Gas nur durch die versiegelte Maske ein.
Das "Standard Hydrogen Inhalation Device Setup" in Japans Notaufnahmen erzeugt 1.000 ml Gas (66,6 % Wasserstoff und 33,33 % Sauerstoff) pro Minute. Unter Berücksichtigung der Sauerstoffaufnahme in einem natürlichen Zustand sollte die erzeugte Gasmenge zwischen 1.100 ml und 1.200 m pro Minute liegen. Selbst wenn das Gerät 1.200 ml (Wasserstoff und Sauerstoff) pro Minute erzeugt, ist die Menge, die Menschen aufnehmen können, nicht so viel, weil die Menschen sonst natürlich etwa 5.400 ml bis 9.200 ml Luft (Stickstoff + Sauerstoff) einatmen.
Auch ist zu beachten, dass nur 10 % dessen, was ein HHO System liefert, genutzt werden.“
Das bedeutet, dass bei einem Atemluft-Gemisch aus 75% Wasserstoff und 25% Sauerstoff nur ein Anteil von ca. 7,5 % H2-Gas in den Körper aufgenommen wird.
Beim Inhalieren von 1000 ml/min H2-Gas eingemischt in 10.000 ml/min Atemluft beträgt der H2-Anteil von 10 % aber nur 100 ml/min von denen wiederum nur 10 % aufgenommen werden, also ganze 10 ml/min. Da auch ausgeatmet werden muss und in der Zeit die Zufuhr an H2-Gas unterbrochen ist, reduziert sich diese Menge nochmals um das Zeit-Verhältnis von Ausatem zu Einatem. Ist die Dauer von Einatem und Ausatem etwa gleich lang, kommen beim Inhalieren sogar nur 5 ml/min bzw. 0,41 mg/min im Arterien-Blut an.
Die erforderliche Inhalationsdauer, um die empfohlenen 3 mg H2-Gas in den Körper zu bringen, würde dann nur 7,3 Minuten betragen und 30 Minuten Inhalieren wären diesen Annahmen zufolge dann gleichwertig dem Trinken von ca. 2 Liter H2-Wasser mit 6 ppm!
Die gleichen Annahmen mit einem Inhalator durchgerechnet, der nur 300 ml/min an H2-Gas erzeugen kann, ergibt entsprechend aber nur eine Zufuhr von 0,9 ml/min oder 0,074 mg/min. Die Inhalationsdauer um nur die empfohlenen 3 mg H2-Gas in den Körper zu bringen müsste man dann schon ca. 40 Minuten anstatt nur 7,3 Minuten betragen.
Auch wenn die Aussage von Herrn Lee, dass nur 10 % des in der Atemluft enthaltenen H2-Gases auch ins Blut gelangt, nicht zutreffen sollte, so bringt diese Betrachtung doch zwei wichtige Erkenntnisse mit sich:
- Weil das H2-Gas in den Atemstrom als Anteil eingemischt wird, wirkt sich die inhalierte H2-Gasmenge bei Inhalatoren mit Liefermengen an H2-Gas von 300 bis 2000 ml/min etwa im Quadrat auf die zu erwartende Wirksamkeit aus. Bei Verdopplung der inhalierten H2-Gasmenge kommt also etwa die 4-fache Menge im Körper an!
- Während des Ausatmens ist die Menge an aufgenommenen H2-Gas vielleicht nicht Null, aber doch sicher sehr stark reduziert. Daher sollte der Einatem möglichst langsam durch die Nase erfolgen, und der Ausatem möglichst schnell durch den Mund.
- Wird das Verhältnis von Ein- und Ausatmen bewusst von 1:1 hin zu 2:1 oder sogar 4:1 hin verschoben, kann sich die wirksame Aufnahme von H2-Gas theoretisch verdoppeln und vervierfachen.
Mögliche Gefahren von H2-Gas
Chemische Gefahren
Im Chemieunterricht wird demonstriert, wie sich Wasser (2x H2O) in ein hochexplosives Gasgemisch (2x H2 + 1x O2) zersetzen lässt, welches Knallgas oder auch Braungas genannt wird. Wenn dieses Gasgemisch durch einen Funken entzündet wird, ist die Reaktion so heftig, dass es mit einem sehr lauten "Knall" wieder zu Wasser wird, daher der Name. Ist aber das Mischungsverhältnis von H2-Gas und O2-Gas nicht genau im Verhältnis 2:1 oder wird das Gemisch zunehmend mit der Raumluft verdünnt, wird dieser gefährliche "Knalleffekt" immer schwächer, bis das Mischgas nur noch brennt, oder sich auch gar nicht mehr entzünden lässt.
Anders als im Schulexperiment erzeugen Inhalatoren aber kein ideal zusammengesetztes Knallgas, sondern das H2-Gas und das O2-Gas kommen chemisch rein aus zwei getrennten Ausgängen und vermischen sich jeweils schnell mit der Raumluft, wobei das super-leichte H2-Gas noch dazu sofort nach oben steigt und sich getrennt vom O2-Gas mit der Raumluft mischt und durch Decke und Wände auch recht schnell wieder aus dem Raum entweicht. (siehe: Gasdichtheit von Behältern)
Bei einem Gehalt von 4,1 % bis 78 % in der Luft ist H2-Gas entzündlich. Damit in einem Raum der Größe von 5 m x 4 m x 2,5 m sich ein entzündliches Gasgemisch bilden kann, müssten schon mehr als 2000 Liter H2-Gas in sehr kurzer Zeit freigesetzt werden, und das lässt sich auch mit großen Inhalatoren, die 0,6 Liter H2-Gas je Stunde freisetzen können, keinesfalls erreichen. Für die 2000 Liter Gas müsste der Inhalator 139 Tage lang laufen.
Und H2-Gas diffundiert recht schnell selbst durch Mauerwerk und Beton, weshalb in Wohnräumen (anders als bei Propangas oder Erdgas) nur die sehr schnelle Freisetzung so großer H2-Gas-Mengen ein Risiko darstellen könnte.
Das freie Ausströmen der getrennten Gase aus dem Inhalator stellen demnach auch bei geschlossenen Fenstern und kleineren Räumen keine Explosionsgefahr Gefahr dar, dazu reichen die vom Inhalator erzeugten Gasmengen bei weitem nicht aus. Wer aber ganz sicher gehen will, kann auch noch ein Fenster oben einen Spalt öffnen.
Für den Körper ist eine beliebig hohe Konzentration von H2-Gas ungefährlich, solange die Atemluft noch ausreichend Sauerstoff enthält. Wenn zu wenig Sauerstoff in der Atemluft ist, ist es wie in einem stickigem Raum oder man bekommt sogar Atemnot, was sofort erkennbar ist. H2-Gas schläfert auch nicht ein wie Kohlenmonoxid aus den Autoabgasen, das zu schleichender Bewusstlosigkeit und dann zum Ersticken zu führen kann.
Anders sieht die Gefahrenlage aus, wenn man die Gasausgänge am Inhalator wieder zu einem Gasstrom zusammenschließt und so zu perfektem Knallgas mischt. Dann sollte keinesfalls eine Zündquelle in die unmittelbare Nähe des ausströmenden Gases kommen! Nur wenn absolut keine Zündquelle in der Nähe der Nase ist, kann auch Knallgas gefahrlos zusammen mit der zusätzlich eingeatmeten Raumluft inhaliert werden. Empfehlen möchte ich das aber nicht, außer wenn der zusätzliche Sauerstoff helfen soll, eine bestehende Atemnot zu lindern. In China wurden in Corona-Zeiten vielen schwerkranken Patienten in den Krankenhäusern Knallgas verabreicht, weil nicht ausreichend Geräte zur Erzeugung von reinem Sauerstoff (bzw. Flaschengas) zur Verfügung standen. Gesundheitsschädlich ist das also keineswegs aber es ist dann ganz besondere Vorsicht geboten.
Wird das Badewasser mit H2-Gas angereichert, und ist ein Schaumbildner im Badewasser, so bildet sich auf der Wasseroberfläche ein Schaumteppich aus feinen, mit H2-Gas gefüllten Bläschen. Wie dieses Video zeigt, ist dieser Schaum zwar entzündlich, brennt an der Oberfläche aber nicht weiter (die Flamme erlischt immer wieder). Anders sieht es aus, wenn H2-Gas zusammen mit O2-Gas in das Badewasser gemixt wird. Im Falle von Knallgas (2 x H2 plus O2) brennt der Schaum dann sogar leicht explosiv, mit einem kanternden Geräusch, bei einer dicken Schaumschicht sogar mit einem lauten Knall. Badewasser sollte daher nur mit reinem H2-Gas ohne zusätzlichen Sauerstoff angereichert werden.
Mechanische Gefahren
Hier möchte ich das Augenmerk darauf richten, dass in allen Geräten, die hoch angereichertes H2-Wasser erzeugen können, auch hohe Drücke herrschen müssen.
Das trifft besonders für die kleinen "Booster"-Flaschen für unterwegs zu, die schnell kleine Mengen von H2-Wasser erzeugen können.
Eine PEM-Zelle, wie sie auch in diesen Geräten verbaut ist, kann theoretisch einen Gasdruck über 30 bar erzeugen, was einer Tauchtiefe von 300 Metern entspricht!
Ein so hoher Druck führt zur Selbstzerstörung der verbauten PEM-Zelle und/oder des Wasserbehälters, weshalb sich zumeist im Deckel versteckt ein Sicherheitsventil befindet (ähnlich wie bei einem Druck-Schnellkochtopf).
Wird also der Deckel mit dem Überdruckventil durch eine eingeschraubte Getränkeflasche ersetzt (wofür der Hersteller auch wirbt) kann das Grundgerät oder die eingeschraubte Flasche durch den erzeugten Überdruck zerstört werden. Die Gefahr ist besonders dann gegeben, wenn die Flasche aus sehr starrem Material (Glas) ist, sehr voll mit Wasser gefüllt wurde und die H2-Erzeugung sehr lange (bzw. mehrfach wiederholt) läuft. Bestenfalls platzt dann die PEM-Zelle auf und wird undicht, schlimmer wird es, wenn die Glasflasche platzt und schon so viel Druckgas enthält, dass die scharfen Glassplitter bei der Explosion durch den Raum fliegen. Werden die weicheren PET-Flaschen verwendet, dauert es sehr viel länger, bis der Druck so weit steigt, dass sich das Grundgerät zerstört und es fliegen keine Splitter umher.
Booster-Flaschen mit einem Gas-Zylinder sollte man eher meiden, denn Plexiglas hat gegenüber Glas eine höhere Festigkeit, ist dehnbarer und bricht nicht so spröde mit scharfen Splittern wie Glas. (mehr darüber hier)
Meine erste Erfahrung mit so einem kleinen H2-Booster und der schicken, von Hersteller empfohlenen Bor-Silikat-Glasflasche war, dass die Glasflasche in der Küche explodierte und der Boden der Glasflache meiner Frau um die Ohren flog ... ich hatte es da "zu gut" gemeint und immer wieder mal auf den Startknopf gedrückt. Sehr beeindrucken, dass die Energie eines so kleinen Handy-Akkus in dem Gerät ausreicht, um eine Glasflasche platzen zu lassen!
Gasdruck-Festigkeit
Die Behälter von H2-Booster-Flaschen, in denen H2-Gas in das Wasser "eingepresst" wird, stehen bei guten Geräten unter einem Innendruck von 2-6 bar, was auch in etwa der maximalen Spanne des Versorgungsdrucks in der Wasserleitung entspricht. Aus optischen Gründen werden oft transparente Materialien verwendet, damit jeder die hübschen Gasperlen im Wasser sieht, meist noch mit LED's bunt angestrahlt. Dabei wäre Edelstahl für Trinkwasser-Druckbehälter immer die bessere Materialwahl.
Glas erscheint zunächst gegenüber Kunststoff höherwertig zu sein, hat aber den großen Nachteil, dass die Zugfestigkeit von Glas vergleichsweise gering ist, und es ein sprödes, steifes Material mit einem hohen E-Modul ist. Im Vergleich zu dem häufiger verwendeten Acrylglas ist Glas schwächer, brüchiger und unelastischer. Ein Behälter aus Glas vergrößert sein Volumen unter Innendruck viel weniger als Acrylglas, und bei einem Platzen sind herumfliegende Glas-Scherben weitaus gefährlicher, weil sie kleiner, schwerer und schärfer sind.
Falls Glas verwendet wird, dann sollte die Druckbehälter ähnlich wie Sektflaschen geformt sein, die ja für sehr hohe Drücke ausgelegt sind. Also möglichst überall ausgerundet, mit großer Wandstärke, die an allen Stellen mit einer Änderung der Rundung nochmals extra dicker ausgeformt sind (Übergang zum Flaschenboden, und Flaschenboden dem Druck entgegen nach innen gewölbt, damit dort Druckspannungen und keine Zugspannungen vorherrschen).
Finger weg von schicken, eckigen, dünnen Glasflaschen, egal wie die Glassorte auch heißen mag. Bierflaschen oder Sprudel-Glasflaschen können bis 6 bar Innendruck verwendet werden, aber Vorsicht beim Verwenden von geschlossenen (Glas-)Flaschen an einem Akku-bertriebenen "H2-Booster" ! Der entstehende Druck beim Boosten kann das Grundgerät zerstören, weil dort meist kein Sicherheits-Überdruckventil verbaut ist. Dieses befindet sich in der Regel, falls überhaupt vorhanden, versteckt im Deckel oben auf dem mitgelieferten Behälter.
Sprudel, also Mineralwasser, welches mit Kohlensäure übersättigt wurde, befindet sich in den dafür vorgesehenen Glasflaschen (Mineralbrunnen Leihflasche) unter einem maximalen Druck von 4-5 bar. Die dickeren Glas-Karaffen am "Soda-Stream"-Gerät werden mit CO2 bei einem Druck von 8 - 11 bar gefüllt, und auch die Mineralbrunnen-Flaschen werden wohl beim Füllen ähnlichen Drücken ausgesetzt. Aber die PEM-Membran an so einem kleinen Akku-Booster kann über 30 bar Druck erzeugen, falls kein Luftpolster in einer Glas-Flasche eingeschossen ist. Bei diesem hohen Druck platzt jede übliche Glasflasche, wobei wie gesagt zuvor das teure Grundgerät undicht, oder zerstört wird. Da sich der Acrylglas-Zylinder oder eine PET-Sprudelflasche am Booster unter dem Innendruck "aufbläst" und das erzeugte Gas-Volumen sehr gering ist, lassen sich gute H2-Booster mit Kunststoff-Flasche nicht so leicht zerstören.
Damit ist auch klar wie hoch die H2-Booster-Flaschen mit Wasser gefüllt werden sollten:
Je weniger Lufteinschluss nach dem Verschließen der Flasche vor dem Boosten vorhanden ist, umso schneller und höher steigt der Innendruck. Das erkennt man daran, dass die aufsteigenden H2-Gas-Perlchen immer kleiner werden. Und um so höher der Innendruck, umso mehr H2-Gehalt ist nach dem Boosten im Wasser zu erwarten. Allerdings sinkt dann der Druck in dem Gerät auch sehr schnell wieder, weil sich noch weiteres H2-Gas aus dem Druckpolster im Wasser löst, was ja gut ist, aber eben den Druck schnell wieder absinken lässt.
In einer Flasche mit viel Luft drin (z.B. 3/4-tel voll) gelingt es kaum über 1,6 ppm H2-Gas einzubringen, egal wie "gut" der gekaufte Booster ist. Werden dagegen die von mir empfohlenen 4 bar beim Boosten erreicht, liegt der zu erwartende H2-Gehalt um die 6 ppm.
Gar kein Luft-Einschluss vor dem Boosten bei einem Acrylglas-Zylinder ohne Sicherheitsventil im Deckel strapaziert das Gerät sehr stark und kann zu Schäden führen, und für eine aufgeschraubte Glasflasche ist kein Lufteinschluss ein absolutes No-Go!
Wer seine Booster-Flasche also optimal nutzen möchte, sollte entweder den Innendruck messen, und sich die optimale Füllhöhe merken,
(Hier steht, wie man den Innendruck mit einem Tauchkörper oder einer simplen Einweg-Spritze messen kann.)
oder falls ein Überdruck-Ventil im Deckel vorhanden ist, sollte dieses Überdruck-Ventil gerade noch nicht öffnen, weil beim Öffnen der Innendruck schlagartig auf einen viel niedrigeren Wert fällt, und sich das Wasser dabei wieder stark entladen kann (erkennbar an vielen entstehenden Bläschen oder sogar einem feinen "Nebel" im Wasser).
Hier noch die Materialkennwerte von Glas und Plexiglas:
Glas (Festigkeit variiert leicht je nach Glastyp)
Zugfestigkeit: 30 N/mm² [MPa]
E-Modul (Zug-): 70.000 N/mm² [MPa]
Acrylglas (PMMA - Polymethyl methacrylate, Markenname: Plexiglas)
Zugfestigkeit: 70 N/mm² [MPa]
E-Modul (Zug-): 2.700–3.200 N/mm² [MPa]
Geschlossene runde Behälter, wie bei den Booster-Flaschen verwendet, sind aus gegossenem Acrylglas, flache Platten können auch aus gewalztem Acrylglas sein.
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Hier ein Video, das den Unterschied erklärt)
Im Vergleich sagen diese Werte, dass Plexiglasbehälter erst bei höherem Innendruck versagen und sich vorher "weicher" dehnen (Volumenvergrößerung unter Druck), während Glas vergleichsweise bei geringeren Drücken und "schlagartig" (spröde) versagt, und der Druckanstieg in Glasbehältern erfolgt viel schneller, weil sie sich unter Druck fast nicht "aufblasen".