Anreichern von Wasser mit Wasserstoff in der Praxis

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

H2-Gas Qualität

Geräte, die für Wasser-Elektrolyse ohne eine Membran vom Typ PEM kein reines H₂‑Gas, sondern ein Mischgas mit einem hohen Sauerstoffanteil.

An diesen Merkmalen ist Wasserstoffgas (H₂) zu erkennen:

  1. Wasserstoff ist sehr viel leichter als Luft. Ja, es ist das leichteste Molekül, das es gibt
    Wenn ich einen gewöhnlichen Luftballon mit dem H₂‑Gas aus einem Inhalator oder einer Booster-Flasche fülle, so steigt dieser sehr schnell zur Decke empor. Schneller noch als ein Heliumballon. Reicht der Gasdruck des Gerätes zum Aufblasen nicht aus, ist das Gerät undicht, hat einen Druckbegrenzer oder verwendet keine PEM‑Membran zur Generierung des Wasserstoffs. Reicht der Druck nicht aus, kann man einen Ballon nehmen, der schon mal aufgeblasen war. (Bild: Einen mit H₂‑Gas am Inhalator gefüllten Luftballon zieht es nach oben.)
      
    Eine leere 0,7‑Liter-PET-Mineralbrunnenflasche wird um ca. 0,8 g leichter, wenn sie vollständig mit H₂‑Gas anstatt mit Luft gefüllt wird.     Das ist auch schon mit einer einfachen Küchenwaage feststellbar. Genauer messbar wird es mit einem leeren 2‑Liter-TetraPak, denn wegen des größeren Volumens ist der Gewichtsunterschied mit 2,1 g, die ich gemessen habe, größer.
    Das Mischgas (O2 + 2 x H2) machte den TetraPak noch um 1,4 g leichter und mit Sauerstoff O₂ gefüllt wurde der TetraPak sogar 0,2 g schwerer.
    (So funktioniert das Wiegen der Gase)
    (Bild: PET-Mineralbrunnen-Flasche mit Luft und mit H₂‑Gas gefüllt auf einer Küchenwaage)
    Waage 66gWaage 65g
  2. Wasserstoff diffundiert leichter durch alle Materialien, weil es das kleinste Molekül ist, das es gibt
    Die Gasmenge eines mit H₂‑Gas aufgeblasenen Luftballons ist nach 24 Stunden geschätzt um drei Viertel geschrumpft.
    (Bild: Mit H₂‑Gas gefüllter Luftballon nach 0, 12, 24 und nach 48 Stunden, und zuletzt nach 10 Tagen)
    H2 Ballon 00hH2 Ballon 12hH2 Ballon 24hH2 Ballon 48hH2 Ballon 10d
    Interessant, dass der Ballon am Ende kaum mehr kleiner wird! Das hat damit zu tun, dass der Ballon (anders als eine PET-Flasche) nicht luftdicht ist. Während alles H₂‑Gas aus dem Ballon entwichen ist, ist zugleich Luft hineindiffundiert, die am Ende allein im Ballon zurückbleibt und ihn kaum weiter schrumpfen lässt (siehe Gasgleichgewicht)
    Noch eindrucksvoller ist dieses Experiment, aber es braucht viel Zeit:
    Eine mit H2-Gas gefüllte und fest verschlossene PET‑Kunststoffflasche bildet mit der Zeit ein vollständiges Vakuum aus!

  3. Wasserstoff brennt mit bei Tageslicht fast unsichtbarer, leicht bläulicher Flamme, ohne Rauch (es entsteht ja nur Wasser bei der Verbrennung)
    Aber Vorsicht beim Anzünden: Nicht das Gas direkt am Inhalator-Auslass anzünden, sonst könnte die Flamme in das Gerät hineinschlagen! Ist es noch dazu ein Mischgas mit Sauerstoff, dann ist die Verbrennung so schlagartig, dass es einen Knall gibt (daher der Name „Knallgas“).
    Also besser H₂‑Schaum erzeugen, indem das Gas durch Seifenwasser blubbert, und den Schaum anzünden. Bei H₂‑Gas leuchtet die Flamme kurz mit einem Puff-Geräusch hell auf. Ist es ein Mischgas mit Sauerstoff, hört man beim Anzünden des Gas-Schaums ein knatterndes Knallgeräusch. So wird das auch im Chemieunterricht vorgeführt. (Hier auch ein Video dazu.)
    H2-Gas ist sehr leicht entzündlich und brennt, wenn mindestens 4 % und maximal 77 % der Luft Wasserstoff ist.
    (Quelle: extern https://seshydrogen.com/de/safety-of-hydrogen-systems/ (englisch))

  4. H2-Gas ist selbst farblos und geruchlos.
    Nimmt man also beim Öffnen des H2-Boosters einen scharfen Geruch wahr, ist ggf. zusätzlich zu H2 auch Ozon (O3) oder eine Chlorverbindung entstanden. Das passiert nicht bei Geräten mit PEM-Membran, sondern ist eher typisch für Geräte, bei denen direkt Strom durch das Wasser fließt. (Elektrolyse, und sogenannte Double-Bubbler)