Trinkwasser mit Wasserstoff anreichern in der Praxis

Sinn, Grundlagen, Testen käuflicher H2-Geräte  -  alternative Bauanleitungen für günstigere Alternativen

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 aus-diffundieren 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:

 H2 in Glas Flasche Stunden

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 sehr schnell 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 Kunststoff-Flaschen aus PET gegenüber H2-Gas sehr viel weniger dicht, so das der Druck und damit auch der H2-Gehalt im Wasser mit der Zeit sinkt, nicht nur, weil sich Gas im Wasser löst, sondern viel mehr, 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 Gas-Volumen und die geladenen Flaschen sehen dann so aus:

Flaschen nachher 04

 

Und hier der Verlauf der H2-Sättigung dieser Flaschen in den ersten 4 Tagen:

H2 in 500ml PET Flasche Stunden

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 nur bis zu einem Viertel mit H2-Gas gefüllt wurden, die 4 ppm der anderen beiden Flaschen bei weiten nicht erreichen.

Lagert man diese Flaschen noch länger, wird der Verlust an H2-Gas im Laufe der Zeit gegenüber der Glasflasche besonders deutlich:

H2 in 500ml PET Flasche Tage

Nach 2 Monaten ist der H2-Gehalt in der vollständig mit H2-Gas gefüllten Flaschen auf unter die Hälfte gefallen und in der nur zur Hälfte mit H2-Gas gefüllten Flasche ist gar kein Wasserstoff mehr nachzuweisen.

 

Schlussfolgerungen:

  1. Das in Ventil-Flaschen 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).
  2. In PET-Flaschen werden nach 10 Stunden etwa 87 % der maximalen Sättigung erreicht und danach sinkt die Qualität des H2-Wassers kontinuierlich.
  3. Es ist empfehlenswert, die Flaschen vor dem Füllen mit Wasser vollständig (oder mindestens zur Hälfte) mit drucklosem H2-Gas zu füllen.