Ein Strommessgerät für die PEM-Zelle in einen Inhalator einbauen
Und so aus Freude am Werkeln und zur ständigen Funktionskontrolle habe ich mal ein einfaches, analoges Amperemeter (für 6,50 €) in einen alters-schwachen 300-ml-Inhalator eingebaut. Multipliziert mit 15,8 (dem zuvor hier bestimmten Faktor), zeigt es mir immer die wirklich erzeugte H2-Gasmenge an und ich kann erkennen, wenn die PEM-Zelle geschädigt wurde oder altersschwach wird.
Bild 5: Amperemeter in die Seitenwand eingebaut Bild 6: elektrischer Anschluss des Amperemeters in eine der beiden Zuleitungen zur PEM-Zelle
Das ist die einfachste Variante. Das Messinstrument braucht keine Spannungsversorgung und zum Einbau genügt schon ein rundes Loch in der weißen Seitenblende. Es muss nur eine der beiden Zuleitungen zur PEM-Zelle durch das Drehspulinstrument geführt werden.
Hier noch ein Video vom Testbetrieb mit diesem Amperemeter. Aus der Anzeige von max. 15 A ist jetzt erkennbar, dass der Inhalator bei der Einstellung auf 2 x 150 m/min nur noch etwa 237 ml/min liefert, und keine 300 ml/min mehr. (Es handelte sich hier schon um ein defektes Gerät, das ich nur durch eine kleine Modifikation der Steuer-Elektronik wieder zum Laufen gebracht habe, das Neu-Gerät liefert etwas mehr als 300 ml/min.)
Digitales Strommessgerät für die PEM-Zelle einbauen
Auch ein moderneres, digitales Amperemeter (für 20 €) lässt sich mit etwas mehr handwerklichem Geschick genauso dazu verwenden. Am einfachsten geht es mit einem Messgerät mit "Hall-Sensor", wie er auch in den Strom-Messzangen für Gleichstrom verwendet wird. Hierbei muss nur eine der beiden Zuleitungen zur PEM-Zelle elektrisch kontaktlos durch den Hall-Sensor am Messgerät geführt werden. Die Speisespannung für das Messgerät kann an den beiden Anschlüssen an der PEM-Zelle abgeschlossen werden (rot an rot und schwarz an schwarz, die Speisespannung darf zwischen 3 V und 30 V liegen). Die Anzeige leuchtet dann aber nur, wenn auch Gas gerade produziert wird. Besser ist es aber man greift die Speisespannung am Netzteil oder am Lüfter-Ventilator ab.
Hier habe ich das Messgerät von E-Bay erst mal an einem kleinen 120-ml-Inhalator getestet:
Bild 6 und 7: Ampere-Messgerät mit angeschlossenem blauem Hall-Sensor. Wird ein Stromkabel zur PEM-Zelle durch das Loch (8 mm ∅) geführt, dann wird der im Kabel fließende Strom in Ampere angezeigt (Hier fließen 6.9 Ampere, das Gerät liefert also nach langem Gebrauch nur noch ca. 100 ml/min an Wasserstoff, anstatt der zugesicherten 120 ml/min im Neuzustand).
Der Hall-Sensor kann auch mit 2 Schräubchen am Sensor nach-kalibriert werden (Nullpunkt und Steigung). Mit einigem Aufwand wäre es so ggf. auch möglich, dass direkt die H2-Gasmenge in 10 ml/min Einheiten angezeigt wird (dann müsste die Anzeige in diesem Fall nur auf das 1,55-fache des Ampere-Wertes kalibriert werden.)
Im Anschluss an diesen Test habe ich das kleine Messgerät dann fest in meinen größeren 600-ml-Inhalator eingebaut ...
Zum Öffnen des Gerätes muss die aufgeklebte Plexiglas-Folie der Anzeige abgehoben werden. Darunter kommen 6 Schrauben zum Vorschein. Unter dem Deckel, für das destillierte Wasser unter hellen Gummipfropfen versteckt, sind weitere Schrauben zu lösen. Dann kann der Deckel samt Elektronik abgehoben werden, und die seitliche weiße Blende mit dem Lüfter nach oben herausgezogen werden.
Bild 8 und 9: An der dicken roten Zuleitung zur PEM-Zelle kann jetzt der Stromfluss im Betrieb mit einer Strom-Messzange für Gleichstrom gemessen werden. Hier zieht die PEM gerade 38,3 A.
Bild 10: Das elektronische Messgerät brauch eine Speisespannung die zwischen 3 V und 30 V liegen soll. Daher aber ich die Isolation der Zuleitung zum Lüfter am roten und schwarzen Kabel ein Stück weit entfernt und dort die Speisekabel des Messinstruments angelötet (rot an rot und schwarz an schwarz).
Bilder 11 bis 13: Leider ist die Schrauböse an der Stromleitung zur PEM-Zelle zu dick, um durch die Öffnung des Hall-Messaufnehmers zu passen. Daher habe ich ein Stück starkes Lautsprecherkabel verwendet und nach der Durchführung durch den Messaufnehmer an beiden Enden je kleinere Ösen angeklemmt. Diese Verlängerung (Bild 11) habe ich dann an die zwischen ein abgeschraubtes Kabel zur PEM-Zelle (Bild 12) und die Platine der Leistungselektronik eingefügt und angeschraubt.
Achtung: Es kann das rote oder das schwarze Kabel dazu verwendet werden. Je nachdem in welcher Richtung der Messaufnehmer das Kabel umfasst, wird die Anzeige je nach Stromflussrichtung positiv oder negativ angezeigt. Bei diesem Gerät blinkt nur der Dezimalpunkt, wenn die Stromrichtung "negativ" ist, was in der Anzeige auch nicht stört. Der Absolutwert wird richtig angezeigt.
Bilder 14 bis 16: So habe ich die Aussparung (Halterung) für das Messinstrument gemacht: senkrecht durch Sägen mit einem Metall-Sägeblatt von Hand und horizontal durch eine Reihe dünner Bohrungen (Bild 14). Dann kann die Aussparung leicht ausgebrochen werden (Bild 15). Die grobe Aussparung dann nachfeilen, bis das Messinstrument gut eingepasst werden kann (Bild 16).
Bilder 17 bis 19: Falls man eine Strommesszange hat, kann man die Anzeigegenauigkeit nochmal überprüfen und ggf. den Messaufnehmer an den zwei kleinen Schräubchen nachkalibrieren (Nullpunkt und Maximalwert im Betrieb, in Bild 6 sind die Schräubchen leider unscharf zu sehen)
Danach eine passende Aussparung in die weiße Seitenblende sägen/bohren, damit die Anzeige immer sichtbar bleibt. Die Aussparung dazu rückseitig schräg anfeilen, bis sich die Blende wieder einrasten lässt. (Das Instrument trägt in der Dicke etwas auf.)
Fertig!
Packtisch und sieht schick aus. Interessant, dass die Anzeige nach dem Abschalten der PEM-Zelle einen negativen Wert anzeigt, der erst allmählich zu null wird. Das liegt daran, dass die Zelle dann als Brennstoffzelle agiert und an der Membran verbliebenes H2-Gas wieder zu Wasser oxidiert und dabei Strom erzeugt!
Bauanleitung für die H2-Badewasser-Anreicherung mit Umwälzpumpe
Die hier vorgestellte Kombination von Umwälzpumpe und "Bierzapfhahn" ist mein Preis-Leistungs-Sieger, um in relativ in kurzer Zeit 38 °C warmes Badewasser mit bis zu 1,3 ppm molekularem Wasserstoff anzureichern. So weit mir bekannt, werden mit diesem Bauvorschlag die meisten fertig käuflichen Geräte im erreichbaren H2-Gehalt weit übertroffen. (Hier ist eine Zusammenstellung von Badewasser-Geräten, die ich im Internet angeboten gefunden habe)
Hier eine Auflistung aller Bauteile und was ich dafür bezahlt habe:
- Impeller-Pumpe mit 550 W von Pedrollo, Typ PKm65 (145 €)
- Netzkabel, 3-adrig, mit Schuko-Stecker für 220V (3,50 €)
- Schaumstoff-Polster (Verpackungsrest) untern mit doppelseitigem Klebeband befestigt
---------- Saugschlauch mit Anschluss --------- - Doppelnippel 1" Messing (2,90 €)
- Klauenkupplung zum Anschluss des Saugschlauchs, 1x mit 1" Außengewinde, 1x mit Schlauchtülle 25 mm ∅ (9 €)
- ca. 1,5 m Saugschlauch ∅ 25x30 für leichten Unterdruck geeignet (6,5 €/m vom Baumarkt)
- Messing Reduzierstück 1 auf 3/4 Zoll (AG Ø 32 mm x IG Ø 25 mm) (6 €)
- Edelstahl Saugkorb mit 1" Außengewinde (3 - 8 €)
- ggf. zusätzlich ein Feinfilter 3/4" im Klarsicht-Gehäuse, um Haare zurückzuhalten. (für Wirbeldusche erforderlich, 7,50 €)
zu Nr. 8, nur mit Grobfilter
zu Nr. 9, mit zusätzlichem Feinfilter gegen Haare (Öffnung in der Klarsichthaube auf 20 mm Ø aufgebohrt/ausgefeilt und Gewinde außen abgefeilt, ebenso den Überstand am Eingang des blauen Deckels maximal ausgefeilt)
---------- Druckschlauch mit Anschluss --------- - Doppelnippel 1" Messing (2,90 €)
- Übergang 1" auf "Gardena-System" oder ähnlich, wie für Wasserhahn-Anschluss (3 €)
- 2x "Gardena-Anschluss" für Schlauchinnendurchmesser 16 mm (9,45 €)
- ca. 1,5 m Gewebeschlauch ∅ 16x22 (3,99 €/m vom Baumarkt)
---------- Bier-Zapfhahn --------- - Edelstahl-Bierzapfhahn (40 €)
- Adapter mit 5/8" Innengewinde auf 3/4" Außengewinde zum Anschluss des Bier-Zapfhahns (7,80 €)
- "Gardena-Adapter" 3/4" Innengewinde (3 €)
Alternative: Magic7 Wirbeldusche und 1/2" Gardena-Adapter (ca. 300 € !)
Damit werden nur H2-Gehalte bis ca. 1,2 ppm erreicht, und das Wasser wird "milchig". Direkt über den Körper geführt hat der Duschkopf den schönen Effekt einer Bürsten-Massage.
Gesamtkosten 250 bis 300 € (plus Versandkosten)
Im Original-Zustand schließt sich der Zapfhahn immer wieder von selbst, wenn er nicht betätigt wird. Damit er in der Badewanne ständig offen bleibt, kann er dazu leicht so wie hier beschrieben modifiziert werden, oder der Handhebel kann mit Klebeband oder Draht in der Offenstellung fixiert werden.
Achtung: nicht jeder Zapfhahn ist für diese Anwendung geeignet! (hier sind Auswahlkriterien beschrieben)
In dieser Version wird das H2-Gas eingeleitet, indem es vom Inhalator zum Ansaug-Filterkorb geführt, und dort so fixiert wird, dass das Gas zusammen mit dem Wasser aus der Badewanne angesaugt wird. Man kann sich auch an den Filterkorb einen Anschluss basteln, z.B. so:
Empfehlenswert ist es, das H2-Gas direkt am Saugstutzen der Pumpe einzuleiten, weil das Gas dann in kleineren Blasen und dadurch vollständiger in das Wasser "eingemixt" wird. Das erfordert aber weitere Bauteile, etwas mehr Bastelei und ggf. handwerkliches Geschick. Wichtig ist dann, dass das H2-Gas dann über eine Rückflusssicherung eingebracht wird, damit kein Wasser in den Inhalator gedrückt werden kann, oder dass eine "Wasserfalle", wie sie bei den meisten Inhalatoren mitgeliefert wird, dazwischen geschaltet wird.
Hier meine handwerkliche Lösung für die H2-Gas-Einleitung:
Ein sehr dünnes Kupfer-Röhrchen, dass über eine 3-mm-Bohrung in den 1" Doppelnippel geführt wird und dessen Ende in dem Wasserstrom der Ansaugleitung endet. Hier ist die Abdichtung unkritisch, weil kein hoher Druck anliegt.
Eine Alternative zum Bohren lässt sich auch aufwendiger mit Standard-Bauteilen realisieren. Hier ein Beispiel, was ich für andere Versuche zusammengeschraubt habe (nur das T-Stück müsste jetzt einen 3/4" oder 1" Querschnitt haben):
Links: Gesinterter Schalldämpfer für Pressluft als "Sprudler" der über ein Rückschlagventil an den Inhalator angeschlossen wird (damit nur Gas ins Wasser und kein Wasser in den Inhalator fließen kann)
Rechts: So ragt dann dieser Eigenbau-"Sprudler" in ein 1/2-Zoll-T-Stück (verwendet sollte mit der Pumpe aber 3/4-Zoll-T-Stück für mehr Durchfluss)
Konstruktionsregeln
Es gibt einige Bedingungen an die verwendeten Bauteile, die eingehalten werden sollten, damit die Anreicherung mit H2-Gas überhaupt funktioniert. Wenn also andere Bauteile verwendet werden sollen, ist hierauf zu achten:
- Die Pumpe sollte eine hohe Drehzahl haben und das Impeller-Rad im Inneren viele "Schaufeln".
- Der Widerstand, den die Druckleitung der Pumpe entgegensetzt, soll zu einem Druck an der Pumpe von 4 bis 5 bar führen.
- Der Saugschlauch sollte möglichst kurz sein und einen großen Durchmesser haben. (sonst entsteht ein Unterdruck, der das gelöste H2-Gas wieder austreibt)
- Das H2-Gas sollte durch ein dünnen Auslass möglichst nah an der Saugseite der Pumpe in das eingesaugte Wasser eingeleitet werden, als feine regelmäßige Bläschenkette. Ungünstiger ist die Ansaugung am Einlass, weil sich größere H2-Blasen auf dem Weg zur Pumpe bilden.
- Entlang des Fließweges sollte sich der Querschnitt möglichst nicht vergrößern, und sich keinesfalls sprunghaft vergrößern (Turbulenzen vermeiden!)
- Filter sollten am Beginn der Saugleitung angeordnet werden und den Durchfluss nicht bremsen. Ein leichter Unterdruck in der Saugleitung unmittelbar vor der Pumpe ist günstig, dieser solle aber -0,3 bar nicht unterschreiten. (Wenn am/im Filter Gasblasen entstehen oder verbleiben, wird H2-Gas ausgetrieben)
- Die Druckleitung darf nicht zu dünn sein, um turbulente Strömungsverhältnisse zu vermeiden.
- Eine lange Druckleitung hat den Vorteil, dass in der Leitung bereits ein sanfter Druckabbau stattfindet und sich das Wasser mit H2-Gas übersättigt.
- Wird das H2-Wasser am mit scharfen Wasserstrahlen eingeleitet, wird der maximale H2-Gehalt auf ca. 0,9 ppm beschränkt.
- Ideal ist, wenn das umgepumpte Wasser unter Wasser eingeleitet wird, und dort möglichst wenige Bläschen oder Nebelschwaden austreten (solche Mikrobläschen weisen auf nicht gelöstes H2-Gas hin, das ganz schnell wieder entweicht und dabei schone bereits gelöstes H2-Gas aus dem Wasser treibt..)
Modifikation im schwarzen 300 ml Inhalator zur Drucksteigerung
Bei diesen, technisch sehr guten und stabilen Inhalator ist der maximale Druck, mit dem das H2-Gas aus dem Gerät kommt, auf den sehr niedrigen Wert von 0,02 bar (also 20 cm Wassersäule beschränkt). Zum Inhalieren ist das völlig ausreichend und sehr sicher gegenüber Fehlbedienung, insbesondere älterer dementer Menschen. Für meine Vorschläge zu Selbstbaugeräten ist dieser Druck bis auf die drucklosen Ventilflaschen jedoch zu niedrig.
Im Gerät ist schon ein Sicherheitsventil verbaut, das bei 1,0 bar anspricht und den Gasdruck dann auf 0,8 bar (8 m Wassersäule) begrenzt, aber es gibt eine zusätzliche Schlauchverbindung als "Bypass" das den Druck zurück in den Wassertank führt, wenn dieser größer als die Wasserfüllhöhe im Tank plus ca. 10 cm ist. In dem man diesen Bypass-Schlauch ganz einfach nur mechanisch gasdicht zu klemmt, erfolgt die Gas-Ausgabe bis zu dem Druck, an dem innen das Sicherheitsventil anspringt.
Hier habe ich an die Klemmstelle einen Hahn eingebaut, weil ich dachte, damit den Druck noch regeln zu können, was aber nicht funktionierte.
Darum ist der Hahn bei mir immer geschlossen, was einem Abklemmen des weichen Schlauchs entspricht.
An diesem Gerät die linke Seitenwand öffnen. Dazu unter dem Boden an dieser Wand drei Kreuzschlitz-Schrauben herausdrehen und die Metall-Seitenwand nach untern herausschieben:
Dann einfach den langen gebogenen Silikonschlauch, der zum Wasser-Ablass führt, abklemmen (oder wie hier mit einem Hahn verschließen):
Dann stoppt der Gasstrom nicht mehr, wenn der Schlauch mehr als 20 cm tief unter Wasser getaucht wird. Jetzt würden erst in 8 m Tiefe keine Blasen mehr aus dem H2-Gas-Schlauch kommen (der Druck erreicht jetzt 0,8 bar).
Hier ein Video was die Änderung bewirkt
(und man kann jetzt auch Ballons mit Wasserstoff aufblasen und fliegen lassen 
)
Eine Badewannenheizung, damit das Wasser nicht auskühlt ...
... ist eine feine Sache und wenn die Badewanne ersetzt werden muss recht leicht zu realisieren!
Man fixiert mit Schmelzkleber einen Heizdraht für Fußbodenheizungen im unteren Drittel der Wanne (ab Boden und der Wandung), überspachtelt den Draht lokal mit flexiblem Fliesenkleber zur besseren Wärmeübertragung und schäumt die Wanne abschließend zur Wärmeisolierung von außen mit Bauschaum ein. Fertig!
Eine Thermostat-Regelung ist bei der geringen Heizleistung nicht unbedingt notwendig, es reich auch ein simpler Ein-Aus-Schalter.
Die Wanne mit diesen Maßen (links) sollte an diese Stelle (rechts). Die Fläche ohne Bodenfliesen markiert die alte Wannengröße und fast die ganze Bildbreite die neue Größe. Wasserleitungen und Abfluss musste ich neu vom Keller her verlegen, auch ein Stromkabel mit Sicherheits-FI-Schalter habe ich vom Keller für die Wannenheizung hoch verlegt.
Links: Nur im unteren Bereich der Wanne (also da wo auch sicher Wasser ist) habe ich das rote Heizkabel für Fußbodenheizungen zunächst mit Schmelzkleber an der Kunststoff-Wanne befestigt. Die Länge des Kabels habe ich so gewählt, dass die Heizleistung 150 Watt beträgt (den Wärmeverlust hatte ich so eingeschätzt. Das reicht auch gerade so um 38 °C stabil zu erhalten. Besser wäre etwas mehr gewesen)
Rechts: den Thermofühler des Thermostaten für Fußbodenheizungen habe ich ganz unten mit Abstand von den Heizkabeln angeklebt (das weiße Kunststoff-Teil oben-mitte)
Links: Dann habe ich alle Kabel noch mit mineralischem Flex-Fliesenkleber überspachtelt, damit sich die Wärme des Heizkabels über einen weiteren Bereich verteilt (Im Fußboden wird das Kabel ja auch in den Estrich eingegossen)
Rechts: damit die Heizwärme möglichst nur nach innen geht und die Wanne allgemein weniger Wärme abstrahlt, habe ich die ganze Wanne noch eingeschäumt. (Hier habe ich Proben-Abfälle von Wienerberger Ziegelwand-Klebstoff verwendet, bzw. entsorgt)
Den Wannenrand habe ich noch mit Stahlprofilen und Stützen (vom Schrottplatz) unterstützt, an die dann ich dann Faserzementplatten als Unterlage für die Fliesen angeklebt/angeschraubt habe.
Und so sehen jetzt die neue Wanne und die Dusche vorne rechts nach der Renovierung aus.
Der Thermostatregler für die Wanne ist in die Kachel eingelassen und die ebenfalls gekachelte Stirnwand lässt sich zur Kontrolle leicht herausnehmen. (Da wollte ich vielleicht mal noch Whirlpool-Düsen und Pumpe einbauen ... jetzt dann aber wohl eher eine H2-Wasser-Anlage )
