Anreichern von Wasser mit Wasserstoff in der Praxis

Wasserstoffgehalt über das Oxidations-Reduktions-Potenzial (ORP) abschätzen

In vielen Angeboten von Geräten, die H₂-Wasser erzeugen, hält jemand ein kleines Stabgerät mit einer digitalen Anzeige ins Wasser, auf der direkt der H₂-Gehalt des Wassers in ppm angezeigt wird (oder häufiger in ppb, weil eine tausendfach größere Zahl mehr Eindruck macht). Dabei handelt es sich jedoch nicht wirklich um eine Messung des H₂‑Gehalts, sondern schlicht um die Messung einer elektrischen Spannung, verursacht durch das Verhältnis unterschiedlicher negativ und positiv geladener Ionen im Wasser. Gemessen wird das „ORP“ in Mikrovolt und daraus wird umgerechnet, wie viel gelöstes Wasserstoffgas im Wasser erforderlich wäre, um diese negative Spannung im Wasser zu verursachen, zumeist noch nicht einmal über eine zusätzliche Messung des pH-Wertes und der Temperatur des Wassers korrigiert. Aber auch noch andere Inhaltsstoffe als H₂‑Gas können an dem negativen Redox-Potenzial beteiligt sein.
Daher ergibt diese „Messung“ des H₂-Gehalts im Wasser eher eine Hausnummer, die meist über dem realen H₂-Gehalt liegt, als einen verlässlichen Wasserstoffgehalt. ⁣ Hier ist sehr gut beschrieben, was es mit dem ORP des Wassers auf sich hat, und  hier etwas zur Beurteilung der so gewonnenen Ergebnisse.

Und doch wird immer wieder mit diesen Messungen geworben, oft sogar noch irreführend ausgeführt. Beispielsweise zeigt ein Messgerät, das direkt in das sprudelnde H₂‑Gas gehalten wird, einen rechnerischen Wert von 1,7 ppm. Diese Anzeige selbst ist auch plausibel, weil so auch Wasserstoff mitgemessen wird, der sich gar nicht im Wasser lösen wird. Das Badewasser erreicht diesen Wert aber niemals! Wer sich die zwei YouTube-Videos einer solchen Werbung genauer ansieht, kann den Betrugsversuch auch selbst entlarven: In einem Video misst das ORB-Messgerät 1,7 ppm (1724 ppb) in den sprudelnden Bläschen an der PEM-Zelle, im anderen Video 0,3 ppm (292 ppb) im klaren Wasser seitlich ganz nah am Gerät. Weiter weg davon werden es höchstens 0,1 ppm sein.

Brauchbar ist diese Methode, um schnell zu erkennen, ob und wie schnell sich H₂‑Gas im Wasser löst, weil der Messwert dann entsprechend schnell in den Minusbereich sinkt. Beispiel einer ORP-Messung: 0,42 ppm H₂_, ORP −141, pH 8,5, 40,1 °C und gemessen mit den blauen Tropfen: 0,65 ppm H₂

Geräte, die tatsächlich mit einem elektrischen Messfühler (einer kleinen Brennstoffzelle) den H₂‑Gehalt im Wasser messen können, sind wirklich sehr teuer, und der ebenfalls teure Messfühler muss immer wieder erneuert werden. Es wäre schön, wenn sich der H₂‑Gehalt so einfach und günstig, wie in der Werbung suggeriert, über das Redox-Potenzial messen ließe.

Alle Angaben zu H₂-Messergebnissen auf diesen Seiten basieren auf der realistischeren Messmethode mit den „blauen Messtropfen“. Idealerweise wurden die Messergebnisse auch noch durch eine Referenzmessung an einfach gesättigtem Wasser der gleichen Probe kalibriert. Diese kalibrierten Messwerte in ppm sind jedoch noch etwas zu niedrig, wenn O₂-Gas in den MProben gelöst war. Je mehr O₂-Gas im Wasser ist, desto mehr weicht der ermittelte Messwert von der Realität nach unten ab.

H₂-Gehalt messen mit blauen Tropfen

Der H₂‑Gehalt im Wasser lässt sich mit den dafür verkauften blauen Messtropfen bestimmen. Was der blauen Tropflösung chemisch zugrunde liegt, ist in diesem englischen Artikel beschrieben.
Die Genauigkeit der Messung hängt jedoch stark von der Handhabung ab und zusätzlich von den im Wasser gelösten Stoffen und Gasen. Nach Herstellerangabe sind die Tropfen so eingestellt, dass jeder Tropfen in 6 ml des zu prüfenden Wassers genau 0,1 ppm an H₂ bindet und sich dabei entfärbt. Ist alles H₂ von den bisher eingetopften Tropfen gebunden worden, entfärbt sich der nächste Tropfen Methylenblau nicht mehr und das Wasser bleibt blau. Die Anzahl aller verwendeten Tropfen (inkl. dem letzten Tropfen, der sich nicht entfärbte) mal 0,1 ppm sollte dann dem gemessenen gewichtsmäßigen H₂‑Gehalt im Wasser entsprechen. 

Die Messung mit den blauen Tropfen ist jedoch sehr fehleranfällig, denn:

1. Es wird nicht nur der Gehalt des Wassers an gelöstem Wasserstoff gemessen, sondern der Gesamtgehalt an Wasserstoffgas, also auch das noch in feinsten Bläschen im Wasser schwebende H₂‑Gas. Möchte man den wahren Gehalt an gelöstem Wasserstoff messen, kann man das als einen Messfehler betrachten. Ein Hinweis darauf, dass ein großer Teil des im Wasser enthaltenen H₂‑Gases als Bläschen vorhanden ist und sich noch nicht gelöst hat, besteht darin, dass sich dann die Tropfen dann schneller entfärben, wogegen der Farbumschlag bei ausschließlich gelöstem Wasserstoff deutlich langsamer erfolgt.
   
   
2. Das Messergebnis der Tropfen wird durch gelöste Salze, durch Schwermetalle und Vitamin C im Wasser verfälscht und ebenso durch im Wasser gelösten Sauerstoff! Fließt das Wasser aus dem „Perlator“ am Wasserhahn der Trinkwasserleitung, wird das Wasser in erheblichem Maß mit Sauerstoff angereichert und die Messwerte können schon alleine dadurch etwas „schlechter“ werden. Sprudelt dann aber reines H₂-Gas längere Zeit durch das Wasser, so wird jedoch der Sauerstoff wieder ausgetrieben. Der sogenannte  „Blue Bottle"-Versuch zeigt, dass es sehr wohl möglich ist, dass die bereits transparenten „blauen Tropfen“ durch O₂-Gas im Wasser wieder blau werden und entsprechend auch so lange nicht entfärben, wie sich noch freies O₂-Gas befindet!
   So erniedrigen Schwermetall-Rückstände im Wasser ggf. den Messwert und Ascorbinsäure (Vitamin C) im Wasser entfärbt die Tropfen auch ohne Wasserstoff. Daher bringt ein Spritzer Zitronensaft im Wasser zwar höhere Messwerte mit den blauen Tropfen, aber nicht mehr H₂-Gas ins Wasser! (Das ist ein bekannter Verkaufstrick, um vor Kunden den Booster zu boosten.)
   
   
3. Die Herstellerangabe, dass jeder einzelne Tropfen 0,1 ppm gelösten Wasserstoff bindet und sich dabei entfärbt, stimmt in der Regel nicht! Die Tropfen müssen immer für jeden Versuch auf das verwendete Wasser und insbesondere den Sauerstoffgehalt in diesem Wasser kalibriert werden! Die Tropfen sind ohne zusätzliche Überprüfung und ggf. Kalibrierung nur für Vergleichsmessungen im Sinne von „mehr“ oder „weniger“ Wasserstoff zu gebrauchen. Vor jeder Messreihe sollten selbst ganz neue Tropfen unbedingt überprüft werden, ob sie auch tatsächlich einen plausiblen H₂-Gehalt anzeigen! Ich hatte schon Tropfen, die einen nahezu doppelt so hohen H₂-Gehalt gemessen haben.
   (siehe dazu „Messfehler …“)
   
   

Geliefert wird meist eine kleine Flasche mit den blauen Tropfen und ein Messbecher mit Eichstrich, bis zu welchem meist 6 ml Wasser einzufüllen sind. Hilfreich zum Entnehmen und Abmessen des Wassers ist dabei eine 3‑ml-Einwegspritze (wie sie auch für die Spar-Variante der H₂-Bestimmung verwendet wird).

  

Bild: Das Produkt „Bluewater H2“ ist inzwischen nicht mehr erhältlich.

Die Methode wird von den Herstellern der Tropfen als angeblich einfach, verlässlich und kostengünstig beschrieben. Die drei Versprechungen sollen im Folgenden mal näher beleuchtet werden.

Einfach: So wie im Beipackzettel beschrieben ist die Methode auch einfach, denn Wasser abmessen und Tröpfchen zählen kann wohl jeder.
Wichtig zu beachten und in der Anleitung nicht beschrieben: Die abreagierten Tropfen hängen nach dem Test an der Wandung des Messbechers und müssen vor dem nächsten Test sorgfältig entfernt werden. Deshalb das Gefäß nach jedem Test mehrfach spülen und mit Küchenpapier auswischen oder so lange einweichen und Wasser wechseln, bis das Wasser im Gefäß dauerhaft klar bleibt und sich nicht nach einiger Zeit wieder blau färbt.
Sehr einfach lässt sich damit aber Schaden durch dauerhafte Verfärbung anrichten, wenn etwas von den Tropfen danebengeht! Zur Sicherheit also immer auf mehreren Lagen Küchenpapier arbeiten!

Bei Verwendung der Spritze zum Einfüllen von H₂-Wasser sehr langsam saugen und ausdrücken, weil Turbulenzen in der vorderen Verengung der Spritze schon wieder H₂-Gas entweichen lassen können.

Kostengünstig: Also billig sind die Tropfen wirklich nicht. Aber je nachdem, wie viel an kolloidalem Platin tatsächlich in den Tropfen steckt, mag der Preis gerechtfertigt sein. (25 ml Platin-Nanopartikel-Dispersion mit 1 ppm an 3 nm großen Partikeln kosteten 2020 im Internet-Vertrieb 238 EUR. Sind die Platin-Nanopartikel größer, ist die Lösung viel billiger … hat bei mir aber nicht mit Methylenblau und Alkohol (Ethanol) als Indikator funktioniert).
Hier beschreibe ich, wie sich bei geschickter Verwendung Tropfen einsparen lassen.

Zuverlässig: Dazu habe ich leider sehr schlechte Erfahrungen gemacht und lange nicht gemerkt, dass die Messergebnisse stark von dem Sauerstoffgehalt im Wasser abhängen und deshalb sehr oft daneben liegen. Auf die Herstellerangabe, dass jeder „blaue Tropfen“, der sich entfärbt, genau 0,1 ppm (bzw. 100 ppb) entspricht, ist also überhaupt kein Verlass!

Hier beschreibe ich, wie sich das Verfahren so korrigieren lässt, dass die Messergebnisse auch mit „schlechten“ Tropfen zumindest plausibel sind.

Hier schreibe ich, wie sich die erreichte H₂‑Sättigung in % bestimmen lässt. (Diese Messmethode hat den großen Vorteil, gut reproduzierbare Ergebnisse zu liefern, unabhängig von Wasserqualität, Luftdruck und Temperatur.)