Apă cu hidrogen făcută acasă: metode sigure vs. trucuri riscante (de ce electroliza cu baterie e o idee proastă)
Dacă ai dat peste un videoclip sau o postare pe un forum care arată o baterie de 9 volți sau de mașină introdusă într-un pahar cu apă sărată pentru a obține „apă cu hidrogen făcută acasă”, răspunsul sincer este că aceasta nu este o metodă sigură de a adăuga hidrogen în apa pe care intenționezi să o bei. Trecerea curentului electric prin apa de la robinet descompune o parte din ea în hidrogen și oxigen, dar apa obișnuită de la robinet conține aproape întotdeauna cloruri, iar firele și bateriile de uz casnic nu sunt concepute pentru această utilizare. Pune aceste două lucruri laolaltă, iar experimentul de pe blatul din bucătărie nu mai este o scurtătură către apa cu hidrogen, ci devine o sursă de clor gazos și de un amestec inflamabil de gaze fără evacuare.
- Trecerea curentului prin apă poate elibera hidrogen, dar clorurile prezente deja în apa de la robinet (și în orice sare adăugată) tind să se oxideze la electrodul pozitiv înaintea apei, producând clor în locul acestuia.
- Materialele obișnuite pentru electrozi, precum oțelul, aluminiul sau cuprul, nu sunt metalele inerte folosite de echipamentele de electroliză controlată, așa că electrodul însuși poate participa la reacție, în loc să rămână neutru.
- Hidrogenul și oxigenul eliberate împreună în aer liber se pot acumula într-un amestec care rămâne inflamabil într-un interval neobișnuit de larg de concentrații. De aceea, echipamentele industriale mențin cele două gaze separate și le evacuează.
- O tabletă cu hidrogen pe bază de magneziu declanșează aceeași reacție de bază, metalul reacționând cu apa, într-o formă închisă și autolimitantă, care nu necesită electricitate, cabluri sau sare adăugată.
De ce încearcă oamenii să facă apă cu hidrogen folosind o baterie
Atracția este ușor de înțeles: o baterie, două fire și un pahar pe care îl ai deja par o alternativă gratuită la o sticlă, o carafă sau un generator de apă cu hidrogen. În majoritatea variantelor acestui truc, se adaugă mai întâi un praf de sare de masă sau bicarbonat de sodiu în apă, pornind de la ideea că apa simplă de la robinet nu conduce suficient de bine electricitatea, iar ionii adăugați fac curentul să circule mai repede și bulele să se formeze mai curând. Dacă judecăm strict după cost, logica aceasta ține. Ceea ce nu ia în calcul este efectul chimic al sării adăugate și al metalului expus asupra apei. La această întrebare răspunde articolul de față, nu la întrebarea dacă montajul este ieftin sau ușor de asamblat.
Ce se întâmplă de fapt când treci curentul prin apa de la robinet
Trecerea curentului continuu prin apă este o metodă reală de a o descompune: la electrodul negativ (catodul) se formează hidrogen gazos, iar la electrodul pozitiv (anodul) se formează oxigen (sursa: Electroliza apei). Asta este chimie reală și, totodată, procesul de bază din spatele membranelor SPE/PEM folosite într-o sticlă de apă cu hidrogen proiectată corespunzător. Diferența dintre o sticlă controlată și un pahar deschis cu două fire libere ține de celelalte substanțe prezente în apă și de materialele din care sunt făcuți electrozii.
De ce sarea adăugată înrăutățește situația, în loc să o îmbunătățească
Atât apa de la robinet, cât și sarea de masă adăugată introduc ioni de clorură, iar la anod acești ioni de clorură se oxidează înaintea apei, așa că gazul format acolo este clor, nu oxigen (sursa: Electroliza apei). Nu este o reacție secundară minoră: este aceeași chimie pe care industria o folosește în mod deliberat în procesul clor-alcali pentru a produce clor gazos din apă sărată. Tocmai de aceea, procesul se desfășoară în celule etanșe, construite special pentru acest scop, nu într-un recipient deschis (sursa: Procesul clor-alcali). Din punct de vedere chimic, a adăuga sare într-un montaj improvizat pentru a grăbi formarea bulelor înseamnă a adăuga ingredientul care favorizează producerea clorului, nu eliberarea unor gaze pure.
De ce contează materialul electrodului
Echipamentele care trebuie să producă hidrogen sau oxigen pur folosesc materiale inerte pentru electrozi, precum platina sau un anod din titan platinat/acoperit, tocmai fiindcă aceste metale nu reacționează cu apa sau cu gazele care se formează (sursa: Procesul clor-alcali). O agrafă de oțel, o fâșie de folie de aluminiu sau bornele unei baterii de mașină nu sunt astfel de materiale. Când un metal obișnuit stă în apă prin care trece curent electric, metalul însuși poate participa la reacție și poate elibera ioni metalici în apă, pe lângă clorul deja produs de ionii de clorură. Niciunul dintre aceste efecte nu este vizibil sau perceptibil la gust în timp ce se produce, acesta fiind unul dintre motivele pentru care montajul pare inofensiv în funcțiune.
Două pericole pe care le creează acest lucru: clorul și un amestec de gaze fără evacuare
Primul pericol este clorul în sine. Clorul gazos este extrem de periculos și otrăvitor pentru majoritatea organismelor vii (sursa: Clor), iar acesta este un motiv suficient să oprești o reacție de pe blatul din bucătărie care îl produce, nu să o lași să continue într-o încăpere închisă. Dacă un pahar de pe blatul din bucătărie degajă un miros chimic slab, este un semn că reacția are loc, nu un efect cosmetic care poate fi ignorat.
Al doilea pericol este amestecul de gaze în sine. Hidrogenul are un interval de inflamabilitate neobișnuit de larg în aer, de aproximativ 4% până la 75% în volum, față de vaporii de benzină, de exemplu, care sunt inflamabili doar într-un interval mult mai restrâns (sursa: Siguranța hidrogenului). Echipamentele industriale de electroliză sunt proiectate să mențină hidrogenul și oxigenul separate fizic și să le evacueze, tocmai din acest motiv: în 1975 a avut loc un incident documentat, când hidrogenul s-a scurs într-o conductă de oxigen după defectarea unei celule de electroliză, iar cele două gaze s-au amestecat (sursa: Siguranța hidrogenului). Într-un pahar deschis în care sunt introduse două fire, ambele gaze se ridică direct și împreună în aerul din jur. Situația este, în mod semnificativ, diferită de cea a unui aparat etanș, proiectat în jurul aceleiași reacții de bază.
Cum declanșează o tabletă cu hidrogen aceeași reacție chimică de bază, în siguranță
O tabletă cu hidrogen pe bază de magneziu se bazează pe aceeași categorie de reacție, cea în care metalul reacționează cu apa, dar o declanșează în sens invers. Magneziul metalic reacționează cu apa formând hidroxid de magneziu și hidrogen gazos, iar reacția este autolimitantă, deoarece hidroxidul de magneziu format se depune pe suprafața metalului și încetinește treptat reacția (sursa: Magneziu). Chimia proprie a tabletei pune în mișcare întregul proces: acesta se bazează pe reacția dintre metal și apa în care este introdus, apoi se domolește de la sine pe măsură ce se formează stratul de la suprafață.
În cazul specific al tabletei Hydrion H2, magneziul este combinat cu acid malic și acid tartric, care controlează viteza de dizolvare a tabletei după ce aceasta este introdusă într-un pahar cu apă. Instrucțiunile produsului spun să introduci o tabletă în 500 ml de apă, fără să adaugi nimic altceva. Dacă vrei să afli în detaliu ce conține o astfel de tabletă și de ce, această prezentare a ingredientelor tabletelor cu hidrogen le explică mai pe larg, iar această explicație despre ce înseamnă de fapt „8 PPM” arată ce măsoară cifra de pe etichetă. Pentru informații despre dozaj și utilizarea zilnică a tabletelor, nu despre chimie, ghidul dedicat tabletelor este lectura mai utilă. Distincția importantă aici nu este sloganul „tableta e bună, bateria e rea”, ci faptul că un produs fabricat special pentru contactul cu apa potabilă se comportă în mod previzibil, în timp ce o baterie și o pereche de fire, refolosite în cu totul alt scop, nu se comportă astfel.
O metodă rapidă de a deosebi o metodă sigură de una riscantă
Aceste patru întrebări sunt utile și dincolo de această comparație și merită să le ai în vedere ori de câte ori apare online o nouă metodă „de făcut acasă” pentru apa cu hidrogen:
- Reacția are loc într-un sistem închis sau controlat, ori se produce într-un pahar deschis, cu metal expus în apă?
- Metoda necesită o sursă externă de alimentare și cabluri sau funcționează prin propria reacție chimică după ce adaugi apă?
- Produsul a fost conceput și testat pentru contactul cu apa potabilă sau este refolosit în alt scop, ca o baterie, cabluri de pornire ori un încărcător de telefon?
- Metoda cere să adaugi sare sau un alt aditiv pentru a „funcționa mai repede”? Acesta este adesea un semn că este favorizată o reacție secundară nedorită, nu una utilă.
Evaluează orice idee de a face apă cu hidrogen acasă cu ajutorul acestor patru întrebări înainte să o încerci, în loc să o judeci după cost sau după cât de convingător arată bulele. Această comparație alăturată a metodelor legitime — tablete, bețișoare cu magneziu, sticle, carafe și aparate — este locul potrivit dacă încerci să decizi care ți se potrivește, după ce ai exclus improvizarea unui circuit.
Nimic din toate acestea nu înseamnă că apa cu hidrogen în sine este ceva de care trebuie să te ferești; înseamnă că metoda cu baterie și fire este o modalitate greșită de a o obține. Dacă întrebarea ta este, de fapt, dacă este sigur să bei apă cu hidrogen după ce a fost produsă corespunzător, și nu despre această metodă DIY anume, ghidul despre siguranța apei cu hidrogen tratează separat acest subiect. Dacă tocmai ai înțeles de ce un circuit improvizat nu este unealta potrivită pentru această sarcină, o tabletă care declanșează aceeași reacție dintre magneziu și apă într-o formă închisă, concepută pentru un singur scop, este următorul pas mai direct, deoarece nu necesită cabluri sau electrozi de care să te preocupi.