Effektivität der Ventil-Methode zur Herstellung von H2-Wasser
Bei der Ventil-Methode wird Leitungswasser durch ein Autoventil in druckfrei mit H₂‑Gas gefüllte Pfandflaschen aus Glas oder PET gespritzt. Dadurch wird das Gas in der Flasche immer weiter zusammengepresst, bis es unter dem gleichen Druck wie die angeschlossene Hauswasserleitung steht. Dann läuft kein weiteres Wasser mehr in die Flasche.
Bei diesem Einspritzen wird schon gleich viel H₂‑Gas im Wasser gelöst, aber durch die anschließende horizontale Lagerung der Flaschen "reift" das H₂‑Wasser in dem Sinne, dass ständig weiter H₂‑Gas unter Druck in das Wasser diffundiert, so lange, bis ein Gleichgewicht erreicht ist, das sehr nahe an der maximal möglichen Sättigung mit H₂‑Gas ist.
Deshalb habe ich auch untersucht, wie lange der Vorgang der Sättigung dauert und ob es sinnvoll sein kann, die Flaschen nur teilweise mit drucklosem H₂‑Gas zu füllen.
Glas ist recht dicht gegenüber einem Ausdiffundieren von H₂‑Gas. Viel durchlässiger gegenüber H₂‑Gas ist der Kunststoffdeckel. Werden die Flaschen jedoch horizontal gelagert, damit der Deckel unter Wasser bleibt, ist auch der Verlust von H2-Gas durch den Deckel zu vernachlässigen.
Hier eine Messung, wie sich die H₂‑Konzentration von Wasser in einer 1‑Liter-Glasflasche erhöht, die zunächst vollständig und drucklos mit H₂‑Gas gefüllt wurde, und in die dann Leitungswasser mit ca. 2 bar Druck eingespritzt wurde:
Wie man ablesen kann, erreicht der H₂‑Gehalt im Wasser nach 12 h Lagerung bereits an die 4 ppm und liegt nach ca. 40 Tagen mit ca. 4,7 ppm an der Sättigungsgrenze. In dieser logarithmischen Darstellung folgt der Sättigungsverlauf in etwa einer geraden Linie, was bedeutet, dass logischerweise die Anreicherung zu Beginn rasch und mit zunehmendem H₂‑Gehalt immer langsamer verläuft.
Anmerkung: Die Beule in der Kurve kann mit einer vorübergehend niedrigeren Lagertemperatur zusammenhängen (kälteres Wasser nimmt mehr H₂‑Gas auf). Da dir Flaschen aber zum Messen mit den blauen Tropfen geöffnet werden müssen. Jeder einzelne Messpunkt musste also an einer weiteren Flasche bestimmt werden. Es ist daher auch möglich, dass beim Abfüllen dieser Flasche der Hauswasserdruck höher war.
Im Gegensatz dazu sind Kunststoffflaschen aus PET gegenüber H₂‑Gas sehr viel weniger dicht, sodass der Druck und damit auch der H₂‑Gehalt im Wasser mit der Zeit sinkt, nicht nur, weil sich Gas im Wasser löst, sondern vielmehr, weil H₂‑Gas durch den Kunststoff diffundiert. (Das demonstriert dieses Experiment mit den schrumpfenden Flaschen besonders gut.)
In einer anderen Versuchsreihe habe ich 0,5‑Liter-PET-Flaschen in gleicher Weise verwendet, wobei ich die Flaschen unter Wasser mit H2-Gas gefüllt habe, und zwar einmal ganz voll wie zuvor die Glasflasche, und dann noch 3/4, 1/2 und 1/4 voll mit H2-Gas und den Rest voll Wasser belassen.
Beim weiteren Füllen mit Druckwasser unter 2 bar schrumpft dann auch entsprechend das eingefüllte Gasvolumen und die geladenen Flaschen sehen dann so aus:
Und hier der Verlauf der H2-Sättigung dieser Flaschen in den ersten 4 Tagen:
Man erkennt, dass bei allen unterschiedlich mit H2-Gas gefüllten Flaschen der H2-Gehalt nach ca. 2 Tagen am höchsten ist und dann wieder abfällt, und die Flaschen, die nur zur Hälfte oder sogar lediglich bis zu einem Viertel mit H2-Gas gefüllt wurden, die 4 ppm der anderen beiden Flaschen bei weitem nicht erreichen.
Lagert man diese Flaschen noch länger, wird der Verlust an H₂‑Gas im Laufe der Zeit gegenüber der Glasflasche besonders deutlich:
Nach 2 Monaten ist der H₂‑Gehalt in der vollständig mit H₂‑Gas gefüllten Flasche auf unter die Hälfte gefallen und in der nur zur Hälfte mit H₂‑Gas gefüllten Flasche ist gar kein Wasserstoff mehr nachzuweisen.
Schlussfolgerungen:
- Das in Ventilflaschen abgefüllte H2-Wasser kann vermutlich viele Monate in liegenden Glasflaschen gelagert werden und wird dabei in den ersten 40 Tagen immer hochwertiger (kommt der maximalen erreichbaren Sättigung sehr nah).
- In PET-Flaschen werden nach 10 Stunden etwa 87 % der maximalen Sättigung erreicht und danach sinkt die Qualität des H₂‑Wassers kontinuierlich.
- Es ist empfehlenswert, die Flaschen vor dem Füllen mit Wasser vollständig (oder mindestens zur Hälfte) mit drucklosem H₂‑Gas zu füllen.
