Test-Verfahren für H2-Booster-Flaschen
Die Anbieter von H2-Booster-Flaschen machen alle Angaben, die nicht untereinander vergleichbar sind, weil die Angaben fehlen, wie diese Ergebnisse zustande gekommen sind. Und allzu oft werden einfach frei erfundene Hausnummer für die angebliche Leistung genannt, die sich nur daran orientieren, was die Konkurrenz gerade verspricht. Da die Messung des H2-Gehalts im Wasser mit den blauen Tropfen nicht ganz einfach und teuer ist, prüft auch kaum ein Kunde je die Versprechungen der Verkäufer.
Ein Video eines chinesischen Herstellers, das stolz beweisen sollte, wie hoch angereichert ihr H2-Wasser tatsächlich ist, zeigte z.B. nur eine eklatante Fehlanwendung der blauen Tropfen. Anstatt gemäß Anleitung eine Probe von 6 ml zu verwenden, tropften sie die Test-Flüssigkeit in 200 ml H2-Wasser und werteten dennoch jeden Tropfen als 0,1 ppm anstatt als 0,1 x 6/200 = 0,003 ppm. So war der stolz ermittelte Wert also 33-fach zu hoch angegeben, und das beworbene Gerät damit nachweislich völlig unbrauchbar!
Daher teste ich die H2-Booster-Flaschen, die bei mir landen nach folgender, einheitlicher Prozedur:
- Akku-Leistung in Minuten Betriebsdauer
Neue Flaschen mit Akku-Betrieb werden zunächst 24 h lang mit beliebigen Leitungswasser befüllt und dabei vollständig aufgeladen. Dann wird die Flasche vom Netz getrennt so lange betrieben, bis der Akku leer ist und wieder geladen werden soll. Verfügt der Deckel über ein Sicherheitsventil, wird dieser dazu aufgeschraubt, anderenfalls muss die Bestimmung unbedingt ohne Deckel oder sogar nur am Grundgerät erfolgen, um eine Schädigung des Geräts auszuschließen.
Es wird bestimmt, wie viele Minuten lang H2-Wasser mit einer Akku-Ladung erzeugt werden kann. Zugleich wird dadurch die PEM-Zelle "eingefahren", falls nach langer Lagerung und Transport die PEM-Membran an Feuchte verloren haben sollte. Dabei ist die Betriebsdauer alleine noch kein Leistungsmerkmal, da leistungsfähigere PEM-Zellen auch einen höheren Stromverbrauch haben können.
Das Gerät mit leerem Akku wird dann an das Ladegerät gesteckt und getestet, ob ein Betrieb auch mit leerem Akku am Ladegerät direkt wieder möglich ist. Dann wird der Versuch, ob ein Betrieb während dem Laden möglich ist wiederholt, nachdem das Gerät bereits ca. 1 h geladen wurde. - Füllhöhe im Betrieb:
Die Füllhöhe der Flasche hat einen sehr großen Einfluss darauf, wie schnell und wie hoch sich der Druck in der Flasche aufbaut und damit verbunden, wie hoch der erreichte H2-Gehalt sein wird. Daher werden zwei Varianten getrennt geprüft:
a) Normal: Die Flasche so weit gefüllt, dass in geschlossenem Zustand das Wasser die Unterkante des Deckelbodens gerade eben erreicht, also kein Wasser in den Deckel gedrückt werden kann. Bei den meisten Flaschen stimmt diese Höhe genau mit dem Erreichen des verengten Bereichs mit dem Gewinde überein. Dann arbeitet das Überdruckventil mit Luft und der Druck in der Flasche sinkt bei Undichtigkeiten der Flasche am Ende des Boostens nicht so schnell ab und der H2-Gehalt bleibt in der ungeöffneten Flasche länger erhalten.
b) Überfüllt: Die Flasche wird randvoll mit Wasser gefüllt und überschüssiges Wasser tritt beim Schließen des Deckels am Gewinde aus und wird bereit durch das Sicherheitsventil in den Deckel gedrückt. Es ist keine Luft mehr in der Flasche und das Überdruckventil arbeitet anfangs nur mit Wasser, wodurch ein konstanterer und ggf. höherer Druck in der Flasche erreicht wird. So werden in kürzerer Zeit ein höherer H2-Gehalt erreicht, wegen des fehlenden Gasdruck-Polsters bleibt der höhere H2-Gehalt aber ggf. nicht so lange in der geschlossenen Flasche erhalten. Das Wasser sollte entsprechen bald nach Ende des Boost-Vorgangs getrunken werden.
- Wasser-Volumen der Flasche in ml
Die leere Flasche wird auf eine Waage gestellt und das Tara auf "Null" gesetzt. Dann wird sie entsprechend der Gebrauchsanleitung mit Wasser gefüllt. Fehlt eine Herstellerangabe zur idealen Füllhöhe, wird die Flasche nach Punkt 2. "Normal" gefüllt. Das gewogene Wassergewicht in g wird dann als Messwert für das Flaschenvolumen in ml verwendet
- H2-Gehalt im Wasser
Das ist sicher der wichtigste Wert, mit dem auch hauptsächlich geworben wird. Dabei wird oft nicht gesagt, wie lange es dauert diesen Wert zu erreichen, welches Wasser verwendet wurde, und welchen Füllstand die Flasche dazu haben muss. Ist die Flasche nicht hoch genug gefüllt, erreicht auch das beste Gerät nur einen Wert von 1,6 ppm, ist sie nur etwas weniger als maximal gefüllt, dauert es deutlich länger, bis auch der maximal mögliche Anreicherung erreicht wird. Ist die Flasche zu hoch gefüllt, so wird bereits beim Schließen Wasser durch das Sicherheitsventil in den Deckel gedrückt und das Sicherheitsventil bekommt dadurch eine andere Charakteristik, mit Auswirkung auf den erreichten H2-Gehalt im Wasser.
Die verwendeten "blauen Tropfen" einer Produktionscharge müssen vor der Verwendung unbedingt an normal-gesättigtem, doppelt-destillierten Wasser überprüft werden! Weicht das Messergebnis dann deutlich von den zu erwartenden 1,6 ppm ab, so muss die Messung nach einem um den Fehler korrigierten Messverfahren erfolgen. Wie das recht einfach möglich ist, habe ich hier beschrieben.
Für jede Einzelmessung wird die Flasche so wie unter Punkt 3 neu mit destilliertem Wasser gefüllt, der Deckel fest zugeschraubt und das Boosten gestartet.
Nach diesem "Boosten" wird der Deckel erst nach 5 Minuten geöffnet und unmittelbar danach der H2-Gehalt in Wasser mit den "blauen Tropfen" bestimmt.
Sollen auch Werte nach längerem "Boosten" bestimmt werden, so wird dazu das Programm unmittelbar nach beenden erneut gestartet. Die längste Boost-Dauer sollte 15 - 20 Minuten sein. Wichtig: Dabei ist der Korrekturfaktor für die jeweils verwendeten "blauen Tropfen", wie unter Messgenauigkeit beschrieben, anzuwenden! - Flaschendruck
Maßgeblich für das Erreichen eines hohen H2-Gehalts im Wasser ist der durch das erzeugte H2-Gas entstehende Innendruck in der Booster-Flasche. Für die Laufzeit, die den größten H2-Gehalt bewirkt hat, wird der erreichte Innendruck in einer weiteren Messung mit frischem destillierten Wasser mit der Spritzenmethode abgeschätzt. Für erreichte Drücke über 2-3 bar ist diese Methode zu ungenau. Die genaueste Methode ist natürlich ein Manometer zu verwenden, dass mit einem maßgefertigten Adapter zwischen Grundgerät und Wasserbehälter eingefügt wird oder auch über eine Bohrung in den Plexiglas-Zylinder angeschlossen werden kann.
Wenn die Booster-Flasche wie üblich über ein Sicherheitsventil im Deckel verfügt, kann auch der maximal erreichbare H2-Gehalt maxC dazu verwendet werden, den maximalen Druck maxP in der Flasche beim Öffnen des Sicherheitsventils abzuschätzen, mit der Formel: max P [bar] = ( max C [ppm] / 1,572 ) - 1
Dazu sollte destilliertes Wasser verwendet werden und ununterbrochen mindestens eine Stunde lang geboostet werden (falls möglich während der Akku nachgeladen wird).
Wenn die Möglichkeit besteht, eine PET-Mehrwegflasche an das Grundgerät anzuschließen, erfolgt mit einer 0,5 Liter Mineralbrunnen-Flasche mit Manometer eine direkte Druckmessung. Die Flasche wir ohne aufgeschraubten Adapter randvoll mit Wasser gefüllt, sodass immer noch etwas Luft mit eingeschlossen wird. Ohne Lufteinschluss könnte die PEM-Zelle schon innerhalb einer Minute überlastet werden. Es wird dabei bis maximal 5 bar geprüft, falls das Gerät nicht schon vorher Anzeichen einer Schädigung in Form von Undichtigkeiten zeigt. (Das entspricht etwa dem maximal zulässigen Druck einer Wasserleitung im Haushalt. Ist der Druck der Wasserversorgung, muss am Wasserzähler ein Druckminderer auf 4,8 bar eingebaut werden.) - Dichtheit der Booster-Flasche
Im Idealfall bleibt der Innendruck nach dem Boosten dauerhaft konstant und damit bleibt auch der H2-Gehalt im Wasser so lange konstant bis der Deckel geöffnet wird und das H2-Gas unter Druck entweicht. Tatsächlich kann sich der H2-Gehalt und einer dichten Flasche unter Druck sogar noch mit der Zeit erhöhen, wenn mit der Zeit weiteres H2-Gas aus der entstandenen Druckgas-Blase in das Wasser wandert.
Die Druck-Dichtheit der Flasche wird indirekt bestimmt, indem ein Versuch mit neuem Wasser wiederholt wird, aber die Flasche zur Messung des H2-Gehalts erst nach 6 oder 24 Stunden geöffnet wird.
Ist der so ermittelte H2-Gehalt dann nach der verlängerten Wartezeit geringer als im ersten Versuch ohne lange Wartezeit, so wird die Differenz als der Verlust interpretiert, der nur durch einen Druckabfall aufgrund von Undichtigkeiten zu erklären ist. Der Unterschied im H2-Gehalt zufolge einer längeren Verweildauer des Druckwassers in der Flasche wird somit als praktische Kenngröße für die Dichtheit der Flasche ermittelt.
Konnte eine PET-Mehrwegflasche mit 0,Manometer an das Grundgerät angeschlossen werden, so wird auch der Druckabfall nach einer und nach 12 Stunden bestimmt. - Bestimmung der Leistung Wt
Um die Leistungsfähigkeit der Flaschen vergleichen zu können, wird zusätzlich der Wt-Wert bezogen auf das unter 3. bestimmte Wasservolumen bestimmt. Der Wt-Wert ist die Geschwindigkeit der Anreicherung als Milliliter an H2-Gas, die sich im Wasser je Minute gelöst haben. (Berechnungsformel siehe hier.)
