Der Leistungs-Kennwert Wt
als Qualitätsmerkmal für H2-Wasser-Geräte
Geräte zur Herstellung von H2-Wasser werden meist damit beworben, dass sie Wasser mit einem hohen ppm-Werte zubereiten können.
Was bedeutet das?
"ppm" bedeutet "Parts per Million" also der Gewichtsanteil von Wasserstoffgas in Millionstel des Wassergewichts. Es ist ein Maß für den Wasserstoffgehalt im Wasser, sagt aber nichts darüber aus, wie lange es dauert diesen Wert in einem Liter Wasser zu erreichen, und bei welcher Wassertemperatur und bei welcher Wasserqualität dieser erreicht werden kann.
Der ppm-Wert ist ein Qualitätsmerkmal für das fertige H2-Wasser, sagt aber wenig über das Gerät aus, mit dem dieses H2-Wasser erzeugt wurde. Sollen z.B. 10 Liter H2-Wasser mit 15 °C mit einem H2-Gehalt von 4 ppm hergestellt werden, so dauert das mit einer typischen Booster-Flasche ganze 3 Stunden, mit dem großen Wandgerät 46 Sekunden und mit meinem kleinen Badewasser-Gerät nur eine Zehntel-Sekunde. Alle drei Geräte können zurecht mit einem ppm-Wert über 4 beworben werden, haben aber eine völlig unterschiedliche H2-Leistung.
Daher bewerte ich hier die Effektivität der getesteten Geräte mit dem Wt-Wert (dem Wirkungsgrad nach "Willand") der besagt, wie viel Milliliter Wasserstoffgas das Gerät je Minute in einem Liter Wasser auflösen kann. Der Wirkungsgrad Wt hängt immer auch von der Wassertemperatur t ab und berechnet sich ganz einfach nach der Formel:
Wt [ml/min]= H2-Gehalt [ppm] x 12,12 [ml/kg] x erzeugte-Wassermenge [kg/min]
(Vereinfacht wird in der Formel angenommen, dass 1 Liter Wasser ein 1 kg wiegt)
Dieser Wt-Wert ist also eine Abschätzung, wie viel Milliliter H2-Gas je Minute das jeweilige Gerät in einen Liter Wasser mit der Temperatur t einbringen kann.
Beispiele:
- Eine typische Booster-Flasche ist in der Lage 250 ml Leitungswasser mit 15 °C in 5 Minuten auf einen H2-Gehalt von 4 ppm zu bringen. Zur Erzeugung von 1 Liter H2-Wasser mit 4 ppm muss sie 4 mal 5 Minuten laufen, sie braucht also 20 Minuten je Liter Wasser, mit 4 ppm. Ihr W15-Wert ist dann also: W15= 4 x 12,12 x 1/20 = 2,4 ml/min (oder: W15= 4 [ppm] x 12,12 [ml/kg] x 0,25 [kg] / 5 [min] = 2,4 ml/min)
- Mein kleines Untertisch-Gerät reichert Leitungswasser mit 15 °C im Durchfluss von 0,5 Liter je Minute mit 4,0 ppm H2-Gas an. Der W15-Wert des Gerätes ist somit:
W15 = 4 x 0,5 x 12,12 = 24,2 ml/min. Die Leistung dieses Gerätes ist also bei gleichem ppm-Gehalt schon 10-mal größer. - Mein großes Wandgerät reichert Leitungswasser mit 15 °C im Durchfluss von 1,4 Liter je Minute mit 4,4 ppm H2-Gas an. Der W15-Wert des Gerätes ist somit:
W15 = 4,4 x 1,4 x 12,12 =74,7 ml/min. - Mein großes Gerät für H2-Badewasser reichert Leitungswasser mit 15 °C im Durchfluss von 17,3 Liter je Minute mit 5,1 ppm H2-Gas an. Der W15-Wert des Gerätes ist somit:
W15 = 5,1 x 17,3 x 12,12 =1069 ml/min. Dieses Gerät leistet also mit kaltem Leitungswasser so viel wie 445 Booster-Flaschen! Allerdings wird dazu auch ein Inhalator als Gasquelle benötigt, der deutlich mehr als 1000 ml/min an H2-Gas liefern kann, oder das Wasser muss bei geringerem H2-Angebot durch Umpumpen sukzessive auf diesen Wert gebracht werden.
Etwas anders sieht es immer mit sehr warmem Wasser mit 38 °C aus, weil sich in wärmeren Wasser das H2-Gas schlechter löst.
Daher ist der W38-Wert in der Regel deutlich kleiner als der W15-Wert
So reichert dasselbe Gerät 38 °C warmes Leitungswasser im Durchfluss von 17,5 Liter je Minute nur mit 4,2 ppm H2-Gas an. Der W38-Wert des Gerätes für Warmwasser ist daher geringer:
W38 = 4,2 x 17,5 x 12,12 =891 ml/min.
Den Wt-Wert gebe ich als Vergleichsmaßstab für die von mir geprüften Geräte und Konstellationen an. Bei Großgeräten zum Teil auch zusammen mit einer Leistungsangabe der Geräte in Watt, also dem Energie-Verbrauch während der H2-Wasser Erzeugung. Die Erzeugung von Wasserstoffgas in Inhalatoren und Booster-Flaschen benötigen generell viel elektrische Energie, größtenteils proportional zur erzeugten Wasserstoffmenge in ml/min.
Der Wt-Wert ist zugleich die Mindestmenge an H2-Gas, die eine PEM-Zelle oder ein Inhalator für die Herstellung des H2-Wassers liefern können muss (in der Praxis aber bis zur doppelten Menge).
Und so kann der Wt-Wert von Durchflussgeräten zur Erzeugung von H2-Wasser bestimmt werden:
- Stoppe die Zeit t, die ein Durchflussgerät benötigt, um einen 10-Liter-Eimer mit H2-Wasser zu füllen
- Bestimme die Durchflussmenge D in Liter je Minute als: D [l/min] = 600 / t
- Bestimme den H2-Gehalt des H2-Wassers im 10-Liter-Eimer mit den "blauen Tropfen". Dazu eine Wasserprobe mit einer 6-ml-Spritze aus der Mitte des Wassers im Eimer entnehmen.
- Berechne den W-Wert nach obiger Formel.
Booster-Flaschen sollten idealerweise mit destilliertem Wasser getestet werden, wenn es um wirklich vergleichbare Ergebnisse geht, weil die Inhaltsstoffe im Wasser einen Einfluss auf das Ergebnis haben können. Bei großen Durchflussgeräten geht das natürlich nicht, aber bei großen Durchflussmengen spielt die Wasserqualität auch eher eine untergeordnete Rolle. Ist das Wasser zusätzlich noch entlüftet, so erfolgt die Anreicherung schneller und es können ggf. geringfügig höhere Wt-Werte erreicht werden
Was sagt der Wt-Wert aus?
Er gibt an, wie viel Wasserstoffgas das Gerät je Minute erzeugt und dann auch tatsächlich ins Wasser abgibt. Meist löst sich aber nicht alles H2-Gas auch im Wasser auf und ein mehr oder weniger großer Anteil entweicht als Blasen oder sehr feine Bläschen sofort wieder aus dem Wasser. Wird wie bei den Geräten zur H2-Badewasser-Herstellung ein Inhalator verwendet, sollte dieser also mindestens eine H2-Gasmenge abgeben können, die dem angegebenen Wt-Wert entspricht. (Wie die Hersteller-Angabe zur erzeugten Gasmenge überprüft werden kann, ist hier zu finden)
Können zwei Geräte das Wasser bis zu dem gleichen H2-Wert in ppm anreichern, braucht ein Gerät mit dem doppelt so großem Wt-Wert dazu nur halb so lang.
Ein Gerät ist umso effektiver, je mehr des insgesamt erzeugten Wasserstoff auch tatsächlich dauerhaft ins Wasser gelangt. Erzeugt das Gerät also intern, oder über einen ein angeschlossener Inhalator 1000 ml/min an H2-Gas und der Wt-Wert ist 600 ml/min liegt die Effektivität der verbauten Technik zum Einbringen von H2-Gas ins Wasser bei 60 % (= 600/1000 x 100 %). Gemessen habe ich bei unterschiedlichen Geräten Werte zwischen 50 % und 70 %, die verbaute H2-Quelle sollte also das doppelte des Wt-Wertes liefern können.
Der Wt-Wert beim Umpumpen zur Erzeugung von H2-Badewasser:
Beim Umpumpen lässt sich der Wt-Wert auf die gleiche Weise bestimmen, indem der maximal erreichbare H2-Gehalt, die Pumpleistung beim Umpumpen und die Wassertemperatur bei der H2-Messung in die obige Formel eingesetzt werden (Durch das Umpumpen wärmt sich ja das Wasser ggf. um einige Grade auf). Denn tatsächlich lässt sich erfahrungsgemäß beim Umpumpen erreichte Maximalwert mit demselben Gerät auch mit nur einmaligem Durchlauf erreichen, wenn die dazu erforderliche Menge an H2-Gas zugeführt wird. Soll die maximal mögliche H2-Anreicherung bereits im ersten Durchlauf erzielt werden, kann dazu das 1,5- bis 2-fache des Wt-Wertes an H2-Gas erforderlich sein. Erfolgt die H2-Wasser-Bereitung durch wiederholtes Umpumpen von bereits etwas angereichertem Wasser, genügt schon ein Inhalator, der nur die Hälfte des Wt-Wertes an H2-Gas liefern kann.
Enthält das angesaugte Wasser schon H2-Gas, fällt es immer schwerer noch zusätzliches Gas im Wasser zu lösen, bis es dem Gerät schließlich nicht mehr möglich ist noch weiteres H2-Gas in das Wasser einzubringen. Das bewirkt eine Anreicherungskurve, die anfangs steiler verläuft und immer flacher wird, bis sie schließlich horizontal verläuft und der maximal durch das Gerät erreichbare H2-Gehalt erreicht ist.
Und so lässt sich bestimmen, wie viel Wasserstoffgas zwischen zwei Messungen in das Wasser eingetragen werden konnten.
ΔWt [ml/min]= Differenz zweier Messungen [ppm] x 12,12 [ml/kg] x Wassermenge in der Wanne [kg]
/ Zeit zwischen zwei Messungen [min]
Beispiel:
Die dritte Messung war 2,4 ppm und die vierte 3,9 ppm und die Messungen erfolgten alle 5 min in der mit 200 Liter Badewanne.
Dann ist zum Messzeitpunkt der vierten Messung der Ht-Wert: Ht = (3,9 - 2,4) x 12,12 x 200 / 5 = 727,2 ml/min
Zwischen der dritten und der vierten Messung schaffte es das Gerät also noch weitere 727 Milliliter H2-Gas im Badewasser zu lösen.
Die gesamte Wasserstoffmenge in der Badewanne:
Um eine Vorstellung davon zu bekommen, welches H2-Gasvolumen VH gerade insgesamt im Badewasser gelöst ist und wieder ausgasen will, genügt es, die Wassermenge in der Wanne zu kennen und den H2-Gehalt in ppm zu messen. Dann ist das Gasvolumen, das sich im Wasser gelöst hat:
VH [Liter]= H2-Messung [ppm] x 12,12 [ml/kg] x Wassermenge in der Wanne [kg] / 1000 [ml/l]
Beispiel:
Eine Badewannenfüllung mit 200 Liter Wasser enthält bei einem H2-Messwert von 6 ppm also 14,5 Liter Wasserstoffgas in gelöster Form!
Wieder vereinfacht angenommen, dass 1 Liter Wasser etwa 1 kg wiegt: ( VH = 6 x 12,12 x 200 / 1000 = 14,54)
Die Erzählung von dem wertvollen Bläschen-Nebel und den "Nano-Bubbles"
Rein technisch gesehen liegt der Durchmesser von Mikro-Bläschen einen Durchmesser zwischen einem Hundertstel und einem Tausendstel Millimeter (0.001 mm =10-6 m) und sind daher bereits für das Auge höchstens noch als milchige Trübung wahrzunehmen. Und Nano-Bläschen, also die berühmten "Nano-Bubbles" sind noch tausendfach kleiner als Mikro-Bläschen (0,000001 mm) und für das Auge absolut unsichtbar. Nach der Terminologie der Internationalen Standardisierungsorganisation (ISO) heißen Blasen mit einem einen Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,001 mm "feine Blasen", und die noch kleineren, unsichtbare Blasen "ultrafeine Blasen".
In der Werbesprache für H2-Wasser wird ein sichtbarer Bläschen-Nebel oft als Beweis dafür verkauft, dass dann auch viele besonders gute "Nano-Bubbles" im Wasser wären. Doch eher das Gegenteil ist der Fall, oder zumindest zeigt das Nebel-Phänomen, dass aktuell H2-Gas wieder aus dem Wasser entweicht. Dieser Nebel aus Gasbläschen im Wasser löst sich nur noch im Wasser auf, wenn dieses noch nicht gesättigt ist (also unter 1,5 ppm H2-Gehalt hat). In gutem, übersättigten H2-Wasser reißt dieser Nebel sogar bereits im Wasser gelöstes H2-Gas heraus, transportiert es an die Wasseroberfläche, wo es entweicht.
Den Wasserstoff selbst kann man weder sehen noch riechen und H2-Wasser prickelt auch nicht im Mund. Gelöstes H2-Gas im Wasser und ultrafeine Blasen von H2-Gas sind ebenfalls absolut unsichtbar!
Solange irgendein Gas noch als feine Bläschen im Wasser sichtbar gemacht werden kann "verfälscht" das die Messung des H2-Gehalts!
Das gilt auch für die Messung mit den "blauen Tropfen": Diese messen den Gesamt-Gehalt an Wasserstoff-Molekülen im Wasser zwar korrekt, aber der Gehalt an gelöstem Wasserstoff liegt deutlich niedriger als der ermittelte Messwert mit sichtbaren H2-Gasbläschen im Wasser.
Auch im Leitungswasser sind in aller Regel massenhaft feinste Bläschen enthalten, die keinerlei Wasserstoff enthalten, denn schon beim Auslaufen aus dem Wasserhahn durch das feine Sieb (den "Perlator"), oder wenn ein Wasserstrahl auf eine Wasser-Oberfläche trifft, entsteht das, was gern werbewirksam "Nano-Bläschen" genannt wird. Die beworbenen, sichtbaren "Nano-Bläschen" im Wasser sind also kein Qualitätsmerkmal von H2-Wasser! Eher das Gegenteil ist der Fall, denn diese Bläschen reißen wieder H2-Gas aus bereits übersättigtem H2-Wasser (so wie beim Schütteln einer offenen Sprudel-Flasche), weshalb offenes Wasser mit einem Bläschen-Nebel nur H2-Gehalte bis ca. 1,7 ppm erreichen kann.
Selbst ein unter Wasser eingebrachter feiner, scharfer Wasserstahl erzeugt die beworbenen "Mikro-" oder "Nano-Bläschen", ohne dass dabei Wasserstoff im Spiel gewesen wäre. Allein der lokale Unterdruck im Wasser an der Düse lässt die im Wasser gelöste Luft vorübergehend als sichtbarer Bläschen-Nebel in Erscheinung treten und/oder bringt noch Luft ins Wasser ein.
Über einen gesundheitlichen Effekt von den noch sichtbaren feinen Bläschen im Wasser sind mir keine Studien bekannt. Diese englische Studie besagt, dass echte Nano-Bläschen (die ultrafeinen Blasen) aus H2-Gas die Eigenschaft habe, dass sie durch Abkochen von H2-Wasser nicht verschwinden, also dass im abgekochten H2-Wasser immer noch viel H2-Gas nachweisbar ist wenn es ultrafeine H2-Blasen enthalten hat: 
"Effects of hydrogen-rich water bath on visceral fat and skin blotch, with boiling-resistant hydrogen bubbles". Demnach könnte diese ultrafeinen Blasen leich nachgewiesen werden: Läßt sich nach dem Abkochen noch ein H2-Gehalt messen, so waren und sind echte "Nano-Bubbles" im Wasser.
Weil sich aber etwas, das man nicht sehen kann, nicht so leicht verkaufen lässt, wird aber immer gern mit diesen Bläschen geworben. Diese Bläschen sprudeln von bunten Lichteffekten beleuchtet in den Booster-Flaschen von unten, scheinbar aus dem esoterischen Nichts kommend, ans Licht und die Oberfläche, oder machen das Trink- oder Badewasser milchig. Ebenso wird immer nur von "molekularem Wasserstoff" gesprochen, weil H2-Gas so nüchtern und vielleicht sogar giftig klingt. Aber molekularer Wasserstoff bedeutet nichts anderes als ein Wasserstoffmolekül und viele davon einzeln beieinander und durcheinander ist genau Wasserstoff-Gas, oder wie ich hier abgekürzt schreibe "H2-Gas"
In den Booster-Flaschen sind diese Gas-Bläschen auch tatsächlich technisch erforderlich, um einen Druck im Behälter und dem Wasser aufzubauen, damit sich im Wasser tatsächlich auch mehr H2-Gas wirklich lösen, es mit Wasserstoff übersättigt werden kann.
Wenn man H2-Wasser nach dem reinen "Willand-Prinzip" herstellt, also indem man klares Wasser ohne alle Bläschen einer reinen H2-Gas-Druckatmosphäre aussetzt, so erhält man gesättigtes H2-Wasser mit hohem H2-Gehalt, ohne dass je irgendwelche Nano-Bläschen in das Wasser eingebracht worden wären. Und wenn Wasser sehr lange in einer reinen Druck-Atmosphäre aus reinem H2-Gas gelagert wird, dann verschwinden vermutlich auch alle "Nano-Bläschen", weil sie sich bis zur vollständigen Sättigung im Wasser gelöst haben, oder als Überschuss in die H2-Druckatmosphäre ausgegast sind. Daher "reift" nach meiner Vorstellung H2-Wasser, das nach meiner Methode der Ventil-Flaschen hergestellt wurde, mit der Lagerungsdauer ganz ähnlich wie guter Wein, der mit der Lagerung zu einem "edlen Tropfen" wird!
Ich meine, das ist auch technisch daran erkennbar, dass sich die blauen Messtropfen in lange unter Druck gelagertem H2-Wasser bei gleichem H2-Gehalt deutlich schneller entfärben als direkt nach der Abfüllung oder kürzerer Lagerung. Ich kann mir auch vorstellen, dass derart "gereiftes H2-Wasser" vom Körper besser oder vollständiger aufgenommen werden kann.
Eine ähnliche Erfahrung habe ich auch mit frisch hergestelltem H2-Badewasser gemacht. Hier braucht jeder der "blauen Tropfen" von Anfang an ungewöhnlich lang, bis er sich entfärbt, wenn das Wasser noch milchig ist, obwohl der Messwert am Ende auch bei 10 Tropfen liegt.
So sieht das Wasser mit einem Glaskrug aus der Badewanne geschöpft im Vergleich aus:
Bild 1: Unter Wasser durch gröbere Düsen eingespritzt (nach 20 Min. 1,1 ppb ohne milchige Eintrübung durch feine H2-Bläschen)
Bild 2: Unter Wasser mit den scharfen Strahlen aus der Magic7 Duschen verwirbelt (nach 20 Min. nur 1,0 ppb, aber noch viele sehr feine H2-Bläschen in der Schwebe)
Was bewirken nun diese feinen (noch sichtbaren) H2-Bläschen
Bei der Messung des H2-Gehaltes mit den elektrischen ORP-Messgeräten führen diese noch sichtbaren Gasbläschen dazu, dass damit zu hoher höherer Wasserstoffgehalt angezeigt wird, der sich schnell verflüchtigt.
Zu einem gesundheitlichen Effekt dieser noch sichtbaren feinen Bläschen im Wasser sind mir keine Studien bekannt.
Wenn man H2-Wasser trinkt, um viel Wasserstoff über den Magen-Darm-Trakt ins Blut zu bringen, dann erhöhen diese Bläschen sicher den gewünschten Effekt. Das ist so wie bei Sprudelwasser mit Kohlensäure: Das was sich an Gas nicht irgendwie in den Körper "aufgenommen" wird, führt zu Blähungen und wird als Rülpser wieder aufgestoßen.
Wenn man in H2-Wasser badet, um H2-Gas (molekularen Wasserstoff) direkt über die Haut ins Blut aufzunehmen und Hautentzündungen zu behandeln, gehe ich davon aus, dass alle Bläschen, die an der Haut abperlen und nicht vom Körper aufgenommen werden, auch keine gesundheitliche Wirkung haben.
Wenn man H2-Schaum auf die Haut aufträgt, tritt bei größeren Blasen der Effekt wie bei einer Seifenblase auf, die als Kugel geschlossen durch die Luft fliegt und sich dann auf der Haut gelandet zur Haut hin öffnet, die Gas-Atmosphäre in der Blase öffnet sich zur Haut hin. Daher wird in Japan zur Wellness und Hautkosmetik der Körper auch in Schaum gehüllt. Das soll sich sehr gut anfühlen und hält durch das Gas-Polster sicher auch warm wie eine Decke.
H2-Booster-Flaschen
darunter verstehe ich kleine tragbare Geräte mit Akku-Betrieb zur Herstellung von H2-Wasser unterwegs. Meist haben sie einen transparenten Zylinder aus Kunststoff oder Glas und oben einen Schraubdeckel. Aus so einer H2-Booster-Flasche kann direkt getrunken werden, und oft lässt sich auch der Zylinder noch entfernen und gibt dann einen Schraubanschluss für handelsübliche Kunststoff-Getränkeflaschen frei, in denen dann ebenfalls H2-Wasser bereitet werden kann.
In seltenen Fällen lässt sich das kleine Gerät auch zur H2-Gaserzeugung nutzen, indem ein alternativer Deckel mit Schlauchanschluss mitgeliefert wird. Da die Menge an H2-Gas je Minute aber sehr gering ist, können sie größere stationäre H2-Gas-Erzeuger, die zum Inhalieren verkauft werden, nicht ersetzen. Ein Inhalator erzeugt zwischen 100 und 600 ml/min an H2-Gas, eine Booster-Flasche eher 1-5 ml/min.
Soweit ich das Überblicken kann werden fast alle Flaschen-Geräte in China gefertigt, sehr wenige in Korea, und eine in Japan. Die Verkaufspreise liegen zwischen so zwischen 40 und 600 EUR, was nicht nur auf die hier übliche Händlerspannen von bis zu 100 - 500 % zurückzuführen ist, sondern es gibt natürlich auch sehr große Qualitätsunterschiede, die äußerlich nicht erkennbar sind. Wie bei Massenware aus China leider nicht selten, finden sich in den Geräten häufiger kleine Fertigungsfehler oder beim "kopieren" an sich guter Geräte wurde an falscher Stelle gespart, oder schlicht nicht verstanden, welche hohem Belastungen und Drücke auf Dichtungen und Schraubverbindungen lasten.
So kann man sich überlegen, welche Strategie einem sinnvoller erscheint, möglichst günstig online direkt in China zu kaufen und ggf. eine Niete zu ziehen, oder viel teurer bei einem europäischen Händler, aber mit möglichst gutem Service und langer Garantie. Der hat dann hoffentlich schon die Spreu vom Weizen getrennt und trägt das Mängel-Risiko bei Qualitäts-Schwankungen der Produktion.
Hier eine Aufzählung der Eigenschaften, welche mir bei der Auswahl so einer Flasche wichtig wäre:
- Unbedingt ein Gerät mit SPE/PEM-Membrantechnologie (SPE: Solid Poly Electrolytic / PEM: Proton Exchange Membrane) oft auch nur mit PEM bezeichnet. Am Gerät erkennbar an einer gelochten Metallplatte, von der möglichst kleine Bläschen in der Flasche aufsteigen. So sieht eine PEM-Zelle aus:
zwei Metallplatten (mit + und - Anschluss) gelocht, dazwischen die dünne PEM-Membran und Dichtungen / unten Wasser-Auffang-Wanne, falls die PEM-Zelle undicht wird ... das ist schon alles.
Falls von oben zwei Metallstrukturen mit Abstand dazwischen erkennbar sind, ist es ein "Double Bubbler" der nicht nur H2-Gas ins Wasser bringt.
Die Booster-Flasche sollte auch mit destilliertem Wasser funktionieren, und nur geringfügig schlechter als mit Leitungswasser. - Im (Dauer-)Betrieb sollten kein Wasser austreten, insbesondere nicht nach unten. Ist unten ein Wasseraustrittsloch oder ein kleiner Auffangbehälter, so ist das Gerät absichtlich als undicht konstruiert. Häufig sind die Dichtungen nur mit Blechschrauben und Kunststoff angepresst, dann bildet sich bei höheren Drücken ein Spalt oder der Kunststoff reißt sogar.
- im Deckel sollte (versteckt) ein Überdruckventil eingebaut sein. Erkennbar daran, dass Wasser austritt, wenn die Flasche sehr voll oder sogar Luft-frei gefüllt wird. Oder mit Schaum prüfen (siehe hier).
Die besten H2-Ergebnisse erzielt man, wenn man nur so wenig Luft in die Flasche einschließt und nur solange boostet, dass dieses Ventil gerade noch nicht öffnet. - Eine gute Flasche sollte einen durch den einsprudelnden Wasserstoff einen Druck von 3 - 4 bar erreichen, (sehr gute bis 6 bar), und nach dem Abschalten möglichst lange beibehalten (Druck ggf. so prüfen)
Höherer Druck und längere Wartezeit unter Druck vor dem Öffnen und Trinken erhöht den H2-Gehalt im Wasser. Von einer neuen Flasche aus China, die ich noch nicht getestet habe, wird behauptet, dass sie 10 bar Druck erzeugen kann, ohne Wasser zu lassen. - Plexiglas (Kunststoff-Zylinder) ist einem Glas-Zylinder vorzuziehen, auch wenn Glas schicker aussehen mag, es ist leichter und hält bei gleicher Dicke höheren Drücken stand als Glas.
- Ein größerer Flascheninhalt ist nicht unbedingt vorteilhaft, weil ein kleinerer Inhalt auch in kürzerer Zeit mit H2-Gas gesättigt ist. Eine Trinkportion genügt.
- Praktisch ist es, wenn auch ein Gewinde oder Adapter für übliche Getränkeflaschen vorhanden ist. Dann aber darauf achten, dass es auch ein Gewinde für europäische Flaschen vorhanden ist. Und Vorsicht: Getränkeflaschen haben kein Sicherheitsventil, und insbesondere starre Glasflaschen ohne eingeschlossenes Luftpolster zerstören ggf. das Booster-Grundgerät! (Auch hier den Druck in der Flasche ggf. so prüfen und bei 3-4 bar Druck stoppen)
- Sinnvoll ist es, wenn die Dauer der H2-Erzeugung in Stufen gewählt werden kann, da die Dauer auch den H2-Gehalt im Wasser beeinflusst (z.B. Auswahl von 5, 10 und 15 min)
- Vorteilhaft finde ich, wenn die Flasche über USB (am PC oder Handy-Ladegerät) geladen werden kann. Praktisch, wenn es auch während dem Laden H2-Gas erzeugt werden kann. Manchmal arbeiten die Flaschen beim Laden sogar besser.
- Die meisten Flasche leuchten vielfarbig und piepsen beim An- und Abschalten. Das ist in der Öffentlichkeit (in Konferenzen, im Konzert, im Kino ect.) ärgerlich, und für mich daher kein Qualitätsmerkmal.
Noch ein Tipp zum Entkalken:
Natürlich kann sich auch etwas Kalk auf der PEM-Membran ablagern, wenn auch sehr viel weniger als bei Wasserkochern oder "Double-Bubblern. Die Membran selbst ist chemisch sehr beständig und verträgt einiges. Sie sollte aber möglichst immer feucht gehalten werden, weil sie nach dem Austrocknen lange braucht, bis sie wieder so viel Wasserstoff erzeugt wie vor dem Austrocknen.
Meist wird Zitronensäure zum Entkalken empfohlen. Aber bei den besseren Geräten ist in der PEM-Zelle ggf. auch Aluminium verbaut, welches mit Zitronensäure zu weißen Ausblühungen neigt, die auch ungesund sind.
Essig-Essenz ist daher die bessere Wahl zum Entkalken (aus demselben Grund gibt es Spezial-Entkalker für Kaffee-Maschinen, den ich auch schon problemlos verwendet, möchte ich aber nicht empfehlen. Die Membran selbst ist hitzebeständig bis 190 °C und unempfindlich gegenüber Säuren, aber empfindlich gegenüber Natrium und Laugen)
So kann der Aluminium-Teil einer (leicht undichten) PEM-Zelle mit der Zeit aussehen, wenn Zitronensäure verwendet wird:
Dichtheit von H2-Flaschen-Boostern prüfen
Übersättigtes H2-Wasser, welches einen höheren H2-Gehalt als ca. 1,6 ppm haben soll, lässt sich nur erzeugen, wenn das H2-Gas mit Überdruck auf das Trinkwasser einwirkt.
Erzeugt also eine Wasserstoff-Booster-Flasche keinen Überdruck im Inneren, weil die Konstruktion undicht ist, oder sich irgendwo eine Art von Ventil befindet, welches schon bei einem geringen Innendruck öffnet, kann das Gerät auch kein Wasser mit hohem H2-Gehalt erzeugen. Baut sich im Inneren der Flasche durch das erzeugte H2-Gas ein hoher Innendruck auf, so wird immer auch ein Wasser mit hohem H2-Gehalt erzeugt. Eine gute Flasche sollte beim Öffnen nach dem Begasen also immer etwas "zischen" wie bei einer Sprudel-Flasche oder ein "Plopp-Geräusch" machen.
Wenn irgendwo am Gerät Wasser austritt, ist das kein Qualitätsmerkmal, denn die PEM Membran selbst ist absolut wasserdicht und lässt nur trockenes Gas auf der Luftseite austreten. Ein Wasseraustritt nach unten hin (also nicht im Deckel) stellt also immer eine (planmäßige) Undichtigkeit der Konstruktion dar, welches die Dauerhaftigkeit der Booster-Flasche infrage stellt, oder darauf hinweist, dass die Flasche bereits Schaden genommen hat.
Eine sehr einfache Methode zu prüfen, ob irgendwo eine undichte Stelle ist, an der Gas oder Wasser entweicht, besteht darin, den zu prüfenden Bereich in Rasierschaum einzubetten. Einfach alle Verbindungsstelle oder auch die ganze Flasche einschäumen und die Flasche auch in einen dünnen Schaumteppich stellen und auf Start drücken. Wann und wo immer Gas austritt, beginnt der Schaum dann zu quellen und es bilden sich größere Blasen.
Wenn die Flasche dabei nicht mit einem Netzgerät an einer 220V Steckdose angeschlossen ist, besteht bei dem Versuch keine Gefahr einen Stromschlag zu bekommen.
Durch Einschäumen lässt sich auch feststellen, ob im Deckel ein (verstecktes) Überdruckventil verbaut ist, und wann es ggf. öffnet.
Das letzte Bild zeigt eine Fehlstelle. Hier trat Wasser aus und hat den Schaum ausgewaschen.
Ein gutes, dichtes Gerät mit einer PEM-Membran lässt nach unten hin kein Wasser, sondern nur Sauerstoff austreten.
Oft ist die Gaserzeuger-Zelle aber auch in einer Wanne mit einem Wasserablass nach unten an der Elektronik vorbei. In diesem Fall geht der Hersteller bereits davon aus, dass sein Gerät nicht druckdicht ist und sieht diese "Sicherheitsmaßnahme" vor. Solche dann planmäßig vorgesehenen Undichtigkeiten (bevor der Kunststoff ausreißt) machen bei Billig-Geräten Sinn. Die bessere Lösung ist aber immer ein richtiges Überdruckventil, das meist im Deckel eingebaut wird.
Die technisch beste Sicherheitsvorkehrung wäre aber ein (zusätzlicher) elektrischer Druckschalter, da beim Öffnen eines mechanischen Überdruckventils durch den Druckabfall wieder H2-Gas aus dem Wasser ausfällt, ganz besonders, wenn das Ventil oben im Deckel angeordnet ist und beim Öffnen Gas abbläst. Bisher habe ich aber noch keine Booster-Flasche mit elektrischer Überdrucksicherung (Regelung) gefunden.
Innendruck in durchsichtigen Booster-Flaschen messen
Wie auf dieser Seite unten beschrieben, ist der Druck, mit dem Wasser in Kontakt mit H2-Gas kommt, maßgeblich dafür, welcher H2-Gehalt in dem Wasser überhaupt erreicht werden kann. Ohne Überdruck bei der Herstellung von H2-Wasser ist der H2-Gehalt auf den Sättigungswert von maximal 1,6 ppm beschränkt. Soll bei der gleichen Trinkmenge am Tag noch mehr H2-Gas in den Körper transportiert werden, ist ein Überdruck im Wasser (und im H2-Gas) erforderlich, um dadurch "übersättigtes" H2-Wasser herstellen zu können. Bis zu 1,6 ppm H2-Gas im Wasser bleibt es ein "stilles" Wasser, das auch beim Schütteln nicht "perlt", hat es einen höheren H2-Gas-Gehalt, dann verhält sich das H2-Wasser wie stärker mit Kohlensäure (CO2-Gas) versetztes Wasser, es perlt oder sprudelt sogar, wenn beim Öffnen der Flasche der Überdruckruck entweicht.
Auch ob ein Gerät undicht ist oder ein Überdruckventil eingebaut ist, lässt sich erkennen, wenn der Druck auf einmal oder allmählich sinkt. Wie sich größere Undichtigkeiten auch ganz ohne Messung des Innendrucks feststellen lassen, ist auf dieser Seite beschrieben.
Die folgenden Methoden, 1. und 2. eignen sich gut für Drücke bis 3 bar, werden aber leider mit zunehmendem Druck immer ungenauer. Für höhere Drücke ist noch die Abschätzung über den maximal erreichbaren H2-Gehalt eine sinnvolle Abschätzung und sonst bleibt nur die Messung mit einem Manometer im Deckel oder der Flasche.
1. Druckmessung mittels einer Spritze
Für diese Messmethode verwendet man dünnes Rohr, welches unten offen und oben geschlossen ist und das über seine Länge mit 10 Markierungen in gleichem Abstand versehen ist. Die untere Öffnung sollte möglichst klein sein. Fertig zu kaufen gibt es so etwas z.B.
Als Pipette oder Spritze. Als Beispiel wird hier eine dünne Spritze verwendet, mit einer Einteilung von 0 bis 100. Für die Messung wird die Spritze bis zur Markierung 100 mit Luft gefüllt und so mit der Spitze nach unten in dem zu prüfenden Wasser "versenkt". (Wenn der herausragende Druckstempel zu lang ist, kann man den auch einfach kürzen. Optimal lange 1 ml Spritze. Bei einer 10 ml Spritze muss man länger Boosten, damit das Wasser in der Spritze steigt)
So sieht das dann bei H2-Booster-Flaschen aus:
Wenn jetzt der Druck in der Flasche beim Boosten steigt, dann wird Wasser von unten in die Spritze gedrückt und die Luft oben in der Spritze zusammengepresst.
Je höher der Wasserdruck, desto höher steigt der Wasserspiegel in der Spritze. Folgendes Diagramm zeigt, wie hoch der Innendruck bei welchen Wasserstand in der Spritze ist:
Weil die Kurve mit höheren Drücken immer steiler wird, lassen sich höhere Drücke auch immer schwerer ablesen. Aber im unteren Bereich bis 2 bar lässt sich der Druck gut ablesen, und bis 5 bar ist das Verfahren noch anwendbar.
2. Druckmessung mittels Tauchkörper
Die Druckmessung mit Tauchkörpern ( Carthesische Taucher) folgt dem gleichen Prinzip: Wasser unter Druck presst eingeschlossene Luft zusammen, aber in diesem Fall wird der Effekt genutzt, dass in einem Körper eingeschlossene Luft diesen schwimmen lässt, auch wenn das Gewicht des Materials, aus dem der Körper ist, schwerer als Wasser ist. Das Volumen der eingeschlossenen bewirkt einen Auftrieb im Wasser, Aber wird das eingeschlossene Luftvolumen durch den Druck immer kleiner (so wie oben in der Spritze) wird auch der Auftrieb immer kleiner, bis der Tauchkörper genau im Wasser schwebt und dann bei weiterer Druckerhöhung sinkt.
Einen solchen Tauchkörper kann auf einen bestimmten Druck eingestellt werden, an dem er gerade schwebt, indem er mit einem Gewicht beladen wird, dass er bei diesem Druck gerade noch "tragen" kann, bevor er bei höherem Druck dann sinkt (wie ein überladenes Schiff).
Der einfachste Tauchkörper ist ein Stück aus einem geschlossen-zelligen Schaumstoff, in das man unten eine rostfreie Schraube als Gewicht eindreht. Zum Kalibrieren auf den Druck, den der Tauchkörper anzeigen soll, genügt es, solange ein Wenig von dem Schaumstoff abschneiden, bis er bei dem anzuzeigenden Druck absinkt.
(empfehlenswert ist z.B. ein Stück Dichtschnur aus XPS vom Baumarkt. XPS ist lebensmittelecht und geschlossen-zellig, XPS ist: eXtrudiertes PolySytrol)
Hier eine Übersicht über meine Tauchkörper-Sammlung:
Links: Tauchkörper aus XPS mit Gewichtsschraube zur Messung von 1, 1,5 und 2 bar. Mitte: 3 Hohlkörper (Stoffkapseln, Zentrifugen-Röhrchen) für 0,2 bar, 1 und 1,8 bar zum Verschließen, mit kleinem Loch im Deckel und Gewichten innen. Rechts: 3 Messrohre (so wie die Spritze oben) mit selbst aufgemalten Messmarken.
Und so sehen die Kapsel-Tauchkörper im Gebrauch in einem Booster aus:
4 Tauchkapseln, mit unterschiedlicher Anzahl an kleinen Unterlegscheiben beladen sinken zu verschiedenen Drücken in der Booster-Flasche. Links: alle noch oben. Rechts: die erste Kasel ist schon gesunken.
Ein Problem ist dabei, dass sich beim Boosten auch außen an die Kapsel H2-Bläschen hängen, die eine zusätzlichen Auftrieb bewirken und das Ergebnis verfälschen. Je höher der Druck, umso stärker der Effekt. Die Bläschen muss man immer wieder abschütteln.
Druckmessung in einer David-Lee-Flasche:
Kapseln für 0,5 bar, 1 bar, 1,5 bar und 2,5 bar einfüllen / Druck kleiner 0,5 bar / Druck genau 1,5 bar / Druck größer 2,5 bar
Hier ist beschrieben wie man die Kapseln bemessen oder kalibrieren kann
3. Abschätzung des Innendrucks über den erreichbaren H2-Gehalt
Den maximal erreichbare Innendruck in einer Booster-Flasche, die ein Überdruckventil im Deckel eingebaut ausgestattet ist, lässt sich auch indirekt über den maximal erreichbaren H2-Gehalt im Wasser abschätzen.
Dazu füllt man die Flasche mit destilliertem Wasser bei Raumtemperatur und "boostet" das Wasser sehr lange (ca. eine Stunde je 250 ml). Bei dem maximal möglichen Druck öffnet immer wieder das Überdruckventil und hält so auch den Innendruck recht konstant. So kann man bei dem extrem langen Boosten davon ausgehen, dass das Wasser in der Flasche jetzt bei dem maximal aufrechterhaltenen Druck vollständig gesättigt wurde. Misst man jetzt den H2-Gehalt im Wasser in ppm mit den blauen Tropfen, lässt sich der dazu erforderliche Druck errechnen, der in der Flasche geherrscht haben muss.
Siehe Formelsammlung: max. p [bar] = ( max. C [ppm] / 1,572 ) - 1
Wurde also zum Beispiel ein H2-Gehalt von 4 ppm erreicht, so muss dazu in der Flasche ein Innendruck von mindestens (4 / 1,572) - 1 = 1,54 bar geherrscht haben.
4. Druckmessung mittels Manometer
Das ist natürlich die beste Methode, aber um ein Manometer an eine H2-Booster-Flasche anzuschließen, muss man den Plexiglas-Zylinder des Boosters anbohren, oder besser eine PET-Mehrwegflasche mit einem Manometer versehen, falls ein entsprechender Adapter bei dem Gerät dabei war. Ein Manometer kostet natürlich auch etwas, aber es lässt sich auch ein Manometer von der Heizung oder dem Hauswasseranschluss oder einem Pressluft-Gerät (Reifendruck-Manometer) "recyclen". Richtig gut sind elektrische Manometer mit der Möglichkeit automatische Langzeit-Messungen mit Aufzeichnung der Messdaten am PC zu machen. (Alle Druckdiagramme hier auf der Seite wurden mit einem Manometer "LEO-Record" aufgezeichnet.)
Hier vier Beispiele, was man machen kann:
- Manometer in PET-Mehrwegflasche einbauen:
- Manometer an ggf. vorhandenes Überdruckventil im Deckel anklemmen (hier Heizungsmanometer vom Baumarkt)
- Ersatzdeckel für die Flasche bestellen und dort ein Manometer einbauen:
- Ersatz-Plexiglas-Zylinder bestellen und dort ein Manometer einbauen (geht natürlich nicht mit Glas)
Hier wurde ein allgemeiner Schraubanschluss in dem Plexiglas-Zylinder eingebaut, an dem wie hier gezeigt ein einstellbares Überdruckventil oder auch ein Manometer angeschlossen werden kann. Das geht recht einfach: Bohren, Gewinde schneiden und mit 2-Komponentenkleber einschrauben und außen zusätzlich verstärken. Das Loch im Zylinder sollte möglichst klein sein! Eingeschraubt wurde hier ein (silbernes) Reduktionsstück von 1/4"G auf M6 Gewinde.
