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Versuche im Rahmen der Entwicklung
Versuche und Fehlversuche die ich bei der Entwicklung machte
Diagramme und Datenblätter
Diagramme und Datenblätter
Geräte zur H2-Anreicherung von Badewasser
Die H2-Haube
Zunächst habe ich die Methode des "Einwirbelns" von H2-Gas aus einem schwachen Inhalator, welches ich am Wasserhahn bereits getestet hatte, auf die Dusche an der Badewanne angewendet. Das Badewasser wird dazu beim Füllen der Badewanne durch eine H2-Atmosphäre unter einer schwimmenden Haube in die Badewanne gesprüht.
Mit dieser simplen Gerätschaft nach dem "Willand-Prinzip" (kleiner H2-Inhalator, Dusche, Blumentopf und Fahrradschlauch) wird schon ein H2-Gehalt von 0,3 ppm im warmen Badewasser erreicht, während ein ca. 2000,- EUR teures Gerät, das H2-Gas während dem Baden ins Wasser sprudeln lässt, nur 0,1 ppm erreicht.
Es gibt 
eine Studie, die angibt, dass regelmäßig 10 Minuten in einem sehr warmen Wasser mit 0,3 ppm zu baden für kosmetische Effekte ausreichen soll. Hautflecken und Fältchen sollen weniger auffällig werden und der Hauttonus soll sich dadurch deutlich verbessern.
(Diese Versuche habe ich bisher dazu gemacht, die Versuche laufen noch)
Obgleich das der erreichte H2-Gehalt im Badewasser von 0,3-0,4 ppm schon ein Erfolg war, hatte ich mir nach den Vorerfahrungen mit dem Wirbler doch noch einen etwas höheren H2-Gehalt erhofft. Deshalb versuchte ich als Nächstes den Wasserdruck in der Zuleitung mit einer Pumpe zu der H2-Haube zu erhöhen, was aber leider nichts brachte, ebenso wenig wie der Versuch, das H2-Gas nicht einfach nur in die Haube einzuleiten, sondern bereits am Wasserhahn in den Druckschlauch der Haube einzuleiten.
Einmixen von H2-Gas mit einer Umwälzpumpe
Als Nächstes hatte ich die Idee, das Badewasser im Kreis zu pumpen, um es nicht nur in einem Schritt beim Einlassen mit H2-Gas anzureichern, sondern in das bereits angereicherte Wasser weiteres H2-Gas einzubringen. Der Trick bei der Methode ist, dass ich das drucklos aus dem Inhalator strömende H2-Gas von einer schnell drehenden Kreiselpumpe mit dem Wasser ansaugen lasse, damit es gleich in der Pumpe ins Wasser gemixt wird. Dadurch entstehen feinere Bläschen, die anschließend noch im Druckschlauch kurzzeitig einem hohen Druck von 3 - 5 bar ausgesetzt werden, wodurch sich mehr Gas als unter atmosphärischen Druck löst, und dieses ggf. bereits übersättigte H2-Wasser dann noch feiner unter Wasser durch Wirbeldüsen "zerstäubt" wird.
Das funktioniert ganz fantastisch!
(Diese Versuche habe ich bisher dazu gemacht, die Versuche laufen noch)
Zunächst hatte ich zwischen der Druckpumpe und der Wirbeldusche unter Wasser noch einen 20 m langen Gartenschlauch angeschlossen, mit der Idee, dass dann die feinen H2-Bläschen während des Fließens durch den langen Druckschlauch mehr Zeit haben in Lösung zu gehen, aber da war der Aufwand größer als der Nutzeffekt. Auch so konnte ich die H2-Sättigung von 0,9 ppm der 200 Liter 40 °C warmen Wassers schon nach 20 Minuten pumpen erreichen!
Damit ist es recht leicht auch zu Hause möglich, eine H2-Wasserqualität in der Badewanne zu erreichen, die medizinischen 
Bädern zur Linderung oder Heilung von Hautkrankheiten wie der Schuppenflechte entspricht. Die Geräte-Kosten für diese simple Lösung bleiben noch unter 2000.- EUR, im Gegensatz zu "professionellen" H2-Badewannen, die 10-mal so teuer sind.
Mein H2-Bade-Monster
Um auf dem Gebiet weiter Forschen und Entwickeln zu können, habe ich die starke Umwälzpumpe noch mit einer teuren eletronischen Regelung versehen, die es erlaubt, den erzeugten Druck beliebig vorzugeben. Damit ist es mir möglich, nicht nur die eingesaugte H2-Gasmenge zu variieren, sondern auch unterschiedlich Ausströmer bei unterschiedlichen Drücken zu testen. Mein Ziel ist es mit möglichst geringen Geräte-Kosten eine unverändert hohe Effektivität zu erreichen, um dieses "heilsame Baden" möglichst für alle erschwinglich zu machen, die unter Hautproblemen leiden.
(Hier beschreibe ich mein Bade-Monster, und die Versuche damit, die auch noch laufen)
Suche nach de besten Kombination von Pumpenleistung und Ausströmer
Das Bade-Monster hatte ich gebaut um die unterschiedlichsten Ausströmer in der Badewanne testen und vergleichen zu können. Da jeder Ausströmer der Pumpe einen anderen Strömungswiderstand entgegenstellt, ist auch der dadurch entstehende Druck in der Zuleitung zum Ausströmer verschieden. Die Idee war, mit einer Elektronischen Druckregelung der Pumpe alle Ausströmer mit dem selben Druck von 4 bar zu betreiben, um so den wirkungsvollsten Ausströmer zu finden.
Die Idee hatte aber einen Denkfehler: Die Regelung ändert natürlich auch die Drehgeschwindigkeit der Pumpe und damit die Intensität mit der das Gas eingemixt wird!
Ein wirkungsvoller Ausströmer, der weniger Wasser durchlässt, erzeugt so eine schlechtere Wasserqualität mit einer großen, gedrosselten Pumpe im Vergleich zu einer kleineren Pumpe mit voller Drehzahl.
Dennoch hat das Testen und Vergleichen interessante (und lustige) Ergebnisse gebracht, die ich hier zusammen gestellt habe.
Erkenntnisse:
- Auch ohne Gas-Zuführung entstehen durch das reine Umpumpen von Wasser durch die Wirbelduschen "Nano-Bläschen" im Wasser, und es wird auch langsam milchig! Durch den lokalen Druck-Wechsel an den Wirbel-Düsen werden offenbar auch im Wasser gelöste Gase als Bläschen ausgetrieben!
Das bedeutet, dass auch das H2-Gas sich erst richtig im Wasser gelöst hat, wenn das Wasser nach Abschalten der Pumpe wieder klar geworden ist! - Es scheint einen positiven Effekt zu haben, wenn das bereits angereicherte Wasser immer wieder erneut eingesaugt, und so mehrfach immer feiner "gemixt" wird. Anders kann ich mir den Sprung in der H2-Anreicherung zwischen der 5. und 10. Minute pumpen nicht erklären.
- Entscheidend ist das Mixen in der Pumpe und die Druckhöhe am Ausströmer. Die Art des Ausströmers (teure Wirbeldusche oder billige Rasensprenger) machen keinen Unterschied im H2-Gehalt, aber mit der scharfen Verwirbelung wird das Wasser milchiger
- Pumpe und Ausströmer müssen zusammenpassen, eine elektronische Druckregelung ist kontraproduktiv. Zum bestmöglichen "Mixen" sollte die Pumpe mit maximaler Drehzahl laufen, ein kleines Pumpenrad mit vielen möglichst Schaufelblättern haben, und durch den Ausströmer sollte ihr ein Druck von 4-5 bar aufgezwungen werden.
- Der beste Ausströmer ist mal wieder ein simpler Bier-Zapfhahn!
Offene Punkte zur weiteren Bearbeitung:
- Wie beeinflusst die gelieferte Gasmenge des Inhalators das Ergebnis? Da die Umwälzpumpe die schwebenden Bläschen im Wasser immer wieder ansaugt und durchmixt, könnten auch schon 100 ml/min reichen (statt 300 ml/min wie hier verwendet)
- Simple Einheit zur Erzeugung von H2-Gas mit PEM für diesen Zweck selbst bauen.
Eine PEM-Zelle mit Tank für destilliertes Wasser und ein geregeltes Netzteil sollte ausreichen. - Gerät in die Badewanne integrieren? (Zukunftsmusik)
Weitere Projekte in Planung
- Ein kleines Gerät mit recycelten PEM-Zellen aus defekten Booster-Flaschen, das in der Badewanne unter Wasser betrieben wird (analog zu diesem Gerät)
- Einer Heizung für das Badewasser an der Umwälzpumpe zum Zwischenstecken (Heizung schon ausgebaut aus einer defekten Spülmaschine)
- Eine Minitur-Ausgabe des "Wannen-Monster"-Gerätes für die Badewanne, aber vielleicht auch zur Erzeugung von H2-Wasser in großen Wasserkrügen.
- Ein H2-Schaum-Erzeuger zur Anwendung bei Massagen oder für die Anwendung als H2-Gesichtsmaske. (wie hier in dem YouTube-Video gezeigt)
Testen alternativer Ausströmer für H2-Badewasser
Alle H2-Messwerte in ppm wurden mit JEUDAO®-Messtropfen ermittelt und die Ergebnisse mit dem ermittelten Eichfaktor 0,76 multipliziert.
Das Resümee gleich vorweg: Ein guter Ausströmer sollte so beschaffen sein, dass er der Pumpe einen Fließwiderstand von 4 bis 5 bar entgegensetzt, die Pumpe sollte bei voller Drehzahl laufen und nicht elektrisch abgeregelt werden und der Abschluss-Schlauch sollte mindestens 8 bis 10 mm Durchmesser haben. Mit scharfen Wasserstrahlen und H2-Nebel im Wasser erreicht man maximale H2-Werte von 0,9 bis 1,1 ppm, mit sanftem Einlauf von klarem Wasser ohne Bläschen lassen sich leicht Werte bis 1,3 ppm erreichen (z.B. kurzer Schlauch mit Zapfhahn). Das entspricht der vollständigen Sättigung des Badewassers ohne Überdruck.
Mit langen Auslauf-Schläuchen als Zwischenspeicher und zur Druckkompensation lassen sich auch noch recht einfach übersättigtes Wasser mit 1,4 bis 2,1 ppm an H2-Gas erzeugen. Mit erheblichem Mehraufwand durch zusätzliches Zerstäuben der H2-Bläschen in einem vorgeschalteten Druckbehälter wie unter Punkt 10 lassen sich auch über 3 ppm im Durchfluss, und über 3,1 ppm nach 30 Minuten bei wiederholtem Durchfluss in 250 Litter warmem Badewasser erreichen.
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Als einfachste Form habe ich einfach nur einen gewöhnlichen Anschluss-Schlauch für die Dusche ohne Ausströmer an die größere Pumpe PKm 70 angeschlossen. Dabei spritze das Wasser bei voller Pumpleistung (also ohne die Druckregelung) mit 2,5 bar aus dem offenen Dusch-Schlauch (mit ∅ 7 mm am Ende) und ich erreichte auch einen H2-Gehalt von 0,7 ppm, allerdings erst nach 35 Min. Wobei der H2-Gehalt nach 15 Min. mit 0,4 ppm auch schon ausreichend hoch für eine gute kosmetische Wirkung auf die Haut ist. Vermutlich löst sich einfach schon viel H2-Gas auf dem druckvollen Weg durch den dünnen Schlauch im Wasser.
Hier war der Stau-Druck noch zu niedrig und die Verwirbelung im Schlauch und beim Austritt ins Wasser zu groß. Super gut funktioniert dagegen ein längerer dickerer Schlauch! Ein 20 m langer Gartenschlauch mit 12 mm Durchmesser ist an der Pumpe PKm70 schon sehr effektiv! Dann liegt der Druck an der Pumpe bei 4,8 bar und die H2-Bläschen können sich auf dem langen Fließweg mit dem sanften Druckabfall sehr gut lösen. 0,8 ppm werden schon nach 15 Min. erreicht und mit dem simplen Schlauch werden maximal bei 1,3 ppm erreicht, was bereits nahe der Sättigungsgrenze liegt, die bei 38 °C warmem wasser bei ca. 1,4 ppm liegt. (Bei Aldi gibt es so einen Schlauchaufroller mit 20 m für 25 € im Sonderangebot und für 35 € regulär im Versand) Wichtig dabei ist das der Durchmesser nur 12 mm beträgt.
Noch besser ist der Wirkungsgrad mit einem noch längeren und dünneren Schlauch. Verwendet man einen Schlauch mit 50 m Länge und nur 10 mm Durchmesser an der starken Pumpe PKm 70 ereicht man in 200 Liter Badewasser nach 30 Minuten eim Maximum von 3,3 ppm!
(So lässt sich der zur jeweiligen Pumpenleistung am besten passenden Schlauch berechnen)
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Nach dem simplen, kurzen Dusch-AnschlussSchlauch habe ich es mit einem Viereck-Beregner mit 20 Düsen ausprobiert, den ich bereits für den Garten hatte. Der Rasensprenger erwies sich erstaunlicherweise als genauso effektiv wie die zwei teuren Wirbel-Duschen unter Punkt 4.
Der Rasensprenger hat einen Drehregler um den Durchfluss zu regeln, zwei Begrenzungs-Einsteller um den Schwenkbereich der Düsen zu limitieren, und rechts und links können jeweils drei Düsen einzeln abgeschaltet werden. Damit lässt sich dieser Rasensprenger optimal auf die verwendete Umwälzpumpe einstellen, sodass Druck im Schlauch die empfehlenswerten 4-5 bar erreicht.
Mit der stärkeren Pumpe PKm 70 war der Druck ohne eine Drosselung der Pumpe bei 4,6 bar, wenn alle 20 Düsen (∅ 0,5 mm) eingeschaltet waren, und der Durchflussregler am Rasensprenger ganz geöffnet war. Damit erreichte ich 0,8 ppm nach 20 Min. Nach dem Abschalten der äußeren 6 Düsen stieg der Druck sogar noch auf 5,1 bar.
(hier ein Video von dem "tanzenden" Rasensprenger in der Badewanne)
Also Wellness ist das nicht mehr mit dem Rasensprenger als Badegast 
Die scharfen Wasserstrahlen der Rasensprenger erzeugen nicht so feine Bläschen, die im Wasser schweben wie die teuren Wirbelduschen Magic-7 unter Punkl 4. Diese größeren Bläschen verschwanden auch schnell wieder, und dennoch hatte das klarere Wasser einen ähnlichen H2-Gehalt wie zuvor in das milchige Wasser durch dieWirbelduschen. Das zeigt einmal mehr, dass an der Erzählung von der Bedeutung der "Nano-Bubbles" nichts dran ist. Es kommt bei einer schneller Anreicherung von Wasser mit H2-Gas im Wesentlichen auf den Gegendruck an, an dem sich die Pumpe abarbeiten muss. Durch diesen Druck im Schlauch, der unter hohen Druck und fein verteiltem H2-Gas steht, kommt es vermutlich zu einer kurzzeitigen Übersättigung des Wassers, die sich nach dem Austritt aus den Düsen sofort entspannt und im Wasser verteilt.
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Bei Aldi-Süd gab es gerade Rasensprenger und Schlauchverbinder im Sonderangebot, damit habe ich gleich den nächsten Versuch gemacht (Rasensprenger à 15 EUR und Schlauchverbinder für 5 EUR). Zunächst habe ich bestimmt, wie schnell ein solcher Rasensprenger einen 10 Liter Eimer mit Wasser füllt und daraus errechnet, welchen Durchfluss das Teil in den 9 verschiedenen Sprüheinstellungen hat. Es waren 13 bis 14 l/min gegenüber 11 l/min, die ich bei dem grünen Viereckregner gemessen habe. Immer noch zu wenig Durchfluss, um bei meiner großen Pumpe auf eine Druckregelung verzichten zu können, also habe ich es gleich mit zwei gekoppelten Rasensprengern versucht.
Bilder 5 und 6: Zwei einfache Rasensprenger als Ausströmer zusammengeschlossen und auf dem Boden der vollen Badewanne platziert
Was die Anreicherung des Wassers mit H2-Gas anbelangt, war das Ergebnis durch die zwei Rasensprenger mit 0.9 ppm nach 20 Min. mit der stärkeren Pumpe PKm 70 ähnlich gut wie mit zwei Wirbelduschen unter Punkt 4. Diese 20-mal billigere Alternative ist also genauso effektiv zur H2-Anreicherung wie die "Edelduschen"!
Mit der kleineren Pumpe PKm 65 und nur einem Rasensprenger war das Ergebnis jedoch viel schlechter als mit einer Wirbeldusche (vermutlich weil nur ein Gegendruck von 2,8 bar erreicht wurde).
(Hier beschreibe ich, wie man sich diesen Ausströmer basteln kann)
Mit schwarzen Drehscheiben um den kleinen Ventilator in der Mitte kann man eine von 9 Sprüheinstellungen wählen, kleine Strahlen in alle Richtungen (wie gerade eingestellt), Strahlen die unter dem frei laufenden Ventilator-Rädchen hervorkommen und 7 weitere Einstellungen bei denen ein einzelner Wasserstrahl jeweils in der Form der dunkleren Vertiefung austritt. Für die Versuche habe ich die Düsen für das schmalste Rechteck gewählt, die den schärfsten Wasserstrahl produzierten. (Die Stellung, bei der ohne Gas-Zufuhr unter Wasser die meisten feinen Bläschen entstanden.)
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Und hier die gegenüber 3 um 550 € teurere Edel-Variante mit zwei Magic-7-Wirbelduschen, die sich schön der Badewannen-Rundung anpassen, und noch einen feinen Bläschen-Nebel im Wasser erzeugen, oder einen cremigen Schaum. Bezüglich der H2-Wasser-Qualität bring dieser Ausströmer an der Pumpe PKm 70 aber keinen physikalischen Mehrwert. Aber die feinen Bläschen lassen Wellness-Gefühle aufkommen und man sieht den "molekularen Wasserstoff".
An der kleineren Pumpe PKm 65 wird mit nur einer solchen Wirbeldusche sogar noch eine etwas bessere Wirkung erzielt und die Kosten fallen weniger ins Gewicht. Daher empfehle ich hier diese Kombination für die Praxis.
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Ein Kompensations-Zapfhahn für den Bier-Ausschank ist sehr gut als Ausströmer in Kombination mit der kleineren Pumpe PKm 65 geeignet. Am Ende des Druckschlauches in die Wanne gelegt, bringt ein spezieller Zapfhahn die besten Ergebnisse mit 1,0 ppm in 15 Min. Das Badewasser bleibt dabei vollständig klar (kein H2-Gas wird durch Bläschen-Bildung "verschwendet")
Der Zapfhahn unter 4 bar Druck in der Badewanne ist mein "Preis-Leistungs-Sieger" für eine vermutlich ausreichende H2-Anreicherung mit der kleineren Pumpe PKm 65. Aber es muss der richtige Zapfhahn sein der so viel Wasser durchläßt, dass der Pumpendruck nicht über 4,5 bar ansteigt!
Für die kleinere Pumpe PKSm 65 ist ein einzelner Zapfhan mit hohem Durchfliuss ausreichend. Die stärkere Pumpe PKm 70 benötigt aufgrund der höheren Pumpleistung aber schon 2 bis 3 Zapfphähne damit der Druck an der Pumpe nicht über 5,5 bar steigt und die Effektivität sinkt.
Aber Vorsicht: Die Zapfhähne im Handel unterscheiden sich extrem im möglichen Durchfluss und ihrer Druck-Kompensation. Ist der Durchfluss zu gering, steigt der Druck an der Pumpe auf über 5 bar an und es müssen dann ggf. mehrere Hähne parallel geschaltet werden. und es gibt auch Bier-Zapfhäne ganz ohne Druckkompensation die unbrauchbar sind. (Mehr darüber hier)
Beispiel: Bei 4 bar Druck beträgt der maximale Durchluss von 3 verschiedenen Zapfhähnen 13,3 l/min (no-name-Hahn), 7,45 l/min (Lindr SL 482008) oder sogar nur 0,18 l/min (Kipphahn für Guiness-Bier)
Sollte der Druck an der Pumpe mit 2 oder 3 Zapfhähnen zu niedrig, kann der Kompensator-Hebel am Zapfhahn so verstellt werden, dass sich der gewünschte Druck an der Pumpe ergibt. Bei zu starker Drosselung funktioniert dann allerdings die Gasdruck-Kompensation nicht mehr richtig und das austretende Wasser wird milchig, der H2-Gehalt im Wasser wird dann also deutlich geringer. (Hier ein Video davon)
Am Ende des Druckschlauches in die Wanne gelegt, bringt ein No-Name Zapfhahn aus China bisher die besten Ergebnisse mit 1,0 ppm in 15 Min. Das Badewasser bleibt dabei vollständig klar (kein H2-Gas wird durch Bläschen-Bildung "verschwendet")
Der weitere Versuch, den Zapfhahn direkt an der Pumpe anzuordnen, damit nur ein Auslass-Schlauch in die Wanne führt, war weniger erfolgreich. Dadurch entsteht wieder ein leichter "Bläschen-Nebel" und die H2-Anreicherung geht entsprechend langsamer. Jetzt geht an der Übergangsstelle vom Hahn zum Schlauch gelöstes H2-Gas als feiner Bläschen-Strom verloren, erreicht aber nach einer Stunde auch 1,3 ppm und nach 10 Min. 0,8 ppm, nach 15 Min. 0,9 ppm.
Bilder: Bier-Zapfhahn direkt an der Pumpe montiert. Der Ablauf-Schlauch gegenüber dem Zapfhahn-Austritt einen deutlich größeren Durchmesser. Der Schlauch ist am dickeren Teil des Auslassrohrs angeklemmt.
Und der Zapfhan an der Pumpe funktioniert auch, nur wenn der Auslass-Schlauch deutlich dicker als das Auslass-Röhrchen am Bier-Zapfhahn ist.
Wird ein Schlauch mit einem dünneren Querschnitt angeschlossen, entsprechend dem Auslass-Röhrchen am Hahn, kommen nur noch feine Bläschen ins Wasser und es löst sich fast gar kein H2-Gas mehr im Wasser! Erst nach 30 Minuten Pumpen erreicht der Wert an H2-Gas im Wasser dann 0,4 ppm. Kann ich also nicht empfehlen.
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Günstiger als durch einen Zapfhahn kann eine sanftere Dekompression auch durch einen trichterförmigen Auslauf erfolgen. Das Verfahren ist vor allem bei großen Durchflussmengen ratsam oder wenn am Auslass eines Schlauches oder Zapfhahns immer noch milchiges Wasser austritt, denn dann ist dort der lokale Druckabfall zu hoch. Durch die trichterförmige Aufweitung des Fließquerschnitts reduziert sich die Fließgeschwindigkeit über die Trichterlänge kontinuierlich. So kann ein zu scharfer Wasserstrahl unter Wasser vermieden werden. (siehe auch hier)
Günstig sind hier besonders schlanke Trichter die das Wasser langsamer bremsen. Sehr gut bewährt hat sich auch ein konisch zulaufendes Karbon-Rohr das für den Bau von Flugmodellen oder Drohnen verkauft wird. Das von mir verwendete Rohr weitet sich über ca. 1 m Länge von 10 mm auf 24 mm Innendurchmesser auf.
Bilder: Langer Karbonrohr-Trichter am Zapfhahn und langer Ölfüll-Trichter am 12-mm-Gartenschlauch
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Viel effektiver ist eine sanfte Dekompression über einen sehr langen Fließweg anstelle eines Zapfhahns oder Trichters am kurzen Schlauch im Badewasser. Letztlich hat sich ein simpler Gartenschlauch als sehr effektiver Ausströmer erwiesen! (siehe ganz oben Punkt 1)
Der Schlauch sollte so lang gewählt werden, dass er für die Pumpe einen so hohen Fließwiderstand darstellt, dass die Pumpe ihren maximal empfohlenen Arbeitsdruck aufbringen muss. Bei der verwendeten Pumpe PKSm 65 beträgt dieser ca. 4,5 bar und bei der Pumpe Pkm 70 beträgt er ca. 5,5 bar.
(So lässt sich der zur jeweiligen Pumpenleistung am besten passenden Schlauch berechnen)
Die besten Ergebnisse habe ich an der stärkeren Pumpe Pkm 70 mit einem 50 m langen Schlauch gemacht der einen Innendurchmesser von 10 mm hat.
Der Fließwiederstand dieses Schlauchs zwingt der Pumpe einen Druck von 5,5 bar auf und drosselt dabei die Förderleistung auf 14,5 l/min. Auf dem langen Fließweg von 50 m sinkt der Wasserduck im Schlauch kontinuierlich innerhalb von 15 Sekunden um ca. 5 bar ab, was dem H2 Gas Zeit gibt sich im Wasser zu lösen ohne duch einen schnellen Druckabfall (wie beim schnellen Öffnen einer Sprudelflasche) "erschreckt" zu werden.
Bild: 50-m-Schlauch mit 10 mm Innendurchmesser als Ausströmer im Badewasser
Ist die Fließgeschwindigkeit am Ende des Schlauchs immer noch so hoch dass durch den Druckabfall und die Verwirbelung im Wasser wieder gelöstes H2-Gas als Bläschen-Nebel ausfällt, wirkt eine trichterförmige Aufweitung am Schlauch-Ende Wunder. Durch diese Querschittserweiterung wird die Fließgeschwindigkeit sanft abgebremst und der Druck-Sprung am Schlauchende auch noch vermieden.
Hier die grob gemessene Druck-Kennlinie dieses Ausströmers:
Zum Vergleich erreichte das Badewasser mit dem 20 m langen Schlauch mit 12 mm Innendurchmesser bei 5,2 bar Pumpendruck einen maximalen H2-Gehalt von 1,4 ppm, aber mit dem längeren und dünneren Schlauch (50 m mit 10 mm Innendurchmesser, 5,6 bar Pumpendruck) können leicht mehr als 2,3 ppm H2-Gehalt erreicht werden! Mit den Pumpen PKm65 und PKSm65 werden aufgrund des geringeren erreichbaren Druckes aber auch schon 2,1 ppm erreicht, und ein 50 m Schlauch istnicht teurer als ein Edelstahl-Zapfhahn.
Dieser lange dünne Gartenschlauch an der Pumpe Pkm 70 ist mein Preis-Leistungs-Sieger für die Herstellung von übersättigtem H2-Badewasser in Kombination mit einem H2-Inhalator mindestens 300 ml/min H2-Gas liefert.
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Ein Kohle-Filter direkt nach der Pumpe bei der großen Pumpe PKm 70 zu verwenden war auch eine Idee um den H2-Gas-Eintrag zu verbessern. Bei der Entwicklung von Geräten zur Trinkwasser-Anreicherung hat sich gezeigt, dass ein Kohle-Filter dafür sorgen kann, dass H2-Gas in Mikro-Bläschen gespeichert und noch feiner wieder abgegeben wird. Und sollen die Wirbelduschen als Ausströmer während des Badens betrieben werden, ist ohnehin ein zusätzlicher Feinfilter erforderlich.
Bild: Pumpe Pkm70 mit kleinem H2-Gas-Erzeuger (300 ml/min) und Kohle-Filter in der Druckleitung zum 20 m Gartenschlauch (12 mm) als Ausströmer
Das hat gar nicht funktioniert, im Gegenteil, am Kohle-Filter scheidet sich sogar wieder bereits gelöstes H2-Gas aus dem Wasser ab und stört die Anreicherung.
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Bei der Remix-Ansaugung ist eine Wirbeldusche als zusätzlicher Ausstömer am Einlauf positioniert. Dadurch sollte unmittelbar an der Ansaugstelle "milchiges" Wasser erzeugt werden, welches dann mit den sehr feinen Bläschen ein zweites Mal in der Pumpe eingemixt wird und schließlich klar aus dem 20-m-Gartenschlauch fließt.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein H2-Gehalt über 1,6 ppm erreicht werden kann, wenn das Wasser im ersten Schritt durch scharfes einstrahlen von H2-Gas (z.B. mit Wirbelduschen) milchig gemacht wurde, und dann das Wasser mit den sehr fein verteilten H2-Bläschen unter erneutem Mixen durch die Pumpe wieder aufgeklart wird.
Der erste Versuch mit der Mix-Ansaugung und dem 20-m-Schlauch als Ausströmer lieferte ausgezeichnete Ergebnisse: 1,0 ppm bereits nach 15 Minuten und die maximalen 1,4 ppm nach 30 Minuten. Die Anreicherung ist durch die Zuführung zusätzlicher feiner H2-Bläschen in die Ansaugungleitung erfolgt deutlich schneller und erreicht einen noch etwas höheren Wert. (In der Ansaugung ist jetzt allerdings ein Feinfilter vorzusehen, damit die feinen Wirbeldüsen sich nicht durch Feinschmutz im Badewasser zusetzen können.)
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Erfolgt das Zerstäuben des angesaugten H2-Gases jedoch auch noch in einem geschlossenen Druckbehälter steigert das die Effektivität im Vergleich zur "Mix-Ansaugung" noch einmal sehr deutlich. Das bewirkt geradezu ein Quantensprung an Effektivität! Dazu habe ich die Wirbeldüsen aus Magic-7-Duschen ausgebaut und in meinem Prototyp eines solchen "Düsen-Reaktors" verwendet. Die Anzahl der verwendeten Düsen habe ich dabei so an die Pumpleistung der verwendeten Ümwälzpumpen angepasst, dass die Pumpen wieder an der maximalen Druck-Grenze betrieben werden. In den Reaktor für die Pumpe PKSm65 habe ich entsprechend 6 Düsen eingebaut, und in dem Reaktor für die stärkere Pumpe PKm 70 sind sogar 12 Düsen verbaut.
Bilder: "Düsen-Reaktor" mit Zulauf (unten), Manometer, Automaik-Entlüfter und Ablauf (oben) sowie der Einlaufstrang mit 12 Düsen im Inneren (Reaktor geöffnet)
Alternativ ist es auch möglich, die Druckseite der Pumpe über einen Hahn mit der Saugseite der Pumpe kurz zu schließen. Durch Öffen dieses Hahnes kann dann der Vorlauf-Druck der Pumpe herunter geregelt werden, ohne die Mix-Leistung der Pumpe zu schwächen, wie dies bei einer elektronischen Druckregelung infolge der Drehzahlreduzierung erfolgen würde. Natürlich sinkt dadurch auch die geförderte Wassermenge wodurch die H2-Anreicherung des Badewassers etwas langsamer erfolgt. (Eine solche Druckreduzierung an der Pumpe kann auch für die Zapfhan-Lösung sinnvoll sein, falls der Durchfluss am Zapfhahn etwas zu gering für die Pumpleistung sein sollte.) 
Überström-Leitung von der Druckseite zur Saugseite der Pumpe (grauer Schlauch) mit Kugelhahn (roter Griff) zur Druck-Regelung
Hier die Messergebnisse für unterschiedliche Ausströmer und Drücke
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!
