制富氫水的幾種方式
將氫氣溶解于水中,以水為載體吸取氫氣(即飲用氫水)這一液態形式是如今最為常見、簡便和流行的可行方法。接下來本文將重點介紹幾種氫水的制造方法。
盡管有研究證明氫水是一種利用氫氣治療疾病的理想方法,但現今生產氫水也有許多種方法,至于哪種制造方法最好,這需要從多個角度考慮和分析。
1、金屬還原水
許多人對中學時代金屬鈉和水反應的化學實驗記憶深刻,金屬鎂和水反應的化學反應是:Mg +2H2O=H2+Mg(OH)2 。
這是一種古老的氫水制造模式是用金屬和水反應的方法,比較常用的是金屬鎂和水反應,金屬鎂相對沒有那么活潑,也容易安全保存,而鎂也是人體需要的金屬元素,因此金屬鎂制造氫水成為一種產品模式。
優劣勢分析:采用這種方法也有衍生成氫水杯、氫棒等產品,能快速制造相對高濃度氫水,為維持產氫量必須定期清洗和更換填料。這種方法產生的氫水氫氣濃度可以比較高,但也同時會造成水變成堿性,而且會產生一定數量金屬離子。長時間使用后會產生氧化物質阻礙繼續制氫,需要用酸清洗才能繼續產生氫氣。
2、傳統電解水法
化學反應是:2H2O=2H2+O2
電解水法仍然是當前氫水制造最常用的方法,這種方法起源于電解水技術,由于電解水制氫在工業上也是非常重要的技術,因此這方面技術也受到比較高的重視。
但是通過電解水得到的氫水存在非常大的差異,氫氣的濃度從0.05ppm到2.5ppm,氫氣濃度主要決定于水質、水流速度、設計和電極表面等方面的因素。
現在市場上的電解氫水有兩類,一種是從傳統的電解水發展過來,把陰陽電極同時放在水中電解,其中陽極產生氧氣和陰極產生氫氣,這種模式不影響水的酸度,但其中的陽極會對水中的離子產生強氧化作用,有產生臭氧和次氯酸的可能。另一種是利用質子通透膜技術,這種技術的缺陷是必須在離子膜上貼附催化劑,長時間使用后這種催化劑也有可能脫落產生潛在危害。
優劣勢分析:總之,傳統制氫方式有了十分長久的應用經驗,各項指標相對穩定,但如何進一步提高水中氫氣濃度,以及如何長時間維持氫氣的濃度,是電解氫水機重點考慮的問題。而且電解水技術存在一定安全風險,使用這類技術必須在安全方面采取良好的措施,在使用關鍵材料方面必須符合安全要求,產生的水必須經得起檢驗。
3、氣液混合氫水技術
一般是利用物理學方法把氫氣和水進行充分混合,達到溶氫的目的。常用高壓和氣泡的特性提高氫氣的溶解效率,是獲得超高氫氣飽和溶液的一種技術。最典型的氣液混合技術是微納米氣泡技術。
原理是進入發生器的氣液混合流體在壓力作用下高速旋轉,當高速旋轉的液體和氣體在適當的壓力下從特別設計的噴射口噴出時,由于噴口處混合氣液的超高的旋轉速度與氣液密度比(1:1000)的力學上的相乘效果,在氣液接觸界面間產生高速強力的剪切及高頻率的壓力變動,形成人造極端條件,在這種條件下生成大量微米、納米級氣泡。氣液混合技術一般是桶裝氫水的生產技術,家用與社區用設備也有相關產品。
優劣勢分析:這種技術的突出優點是能獲得大量的高濃度氫水,現制現飲且不影響水的性質,不會產生化學副產物,是一種目前來說最安全的氫水生產技術,已經在各氫水設備制造廠商中大規模量產。
4、多孔爆氣技術
此項技術目前處于探索階段,最新一篇研究論文給這個領域帶來新的概念,多孔液體于2007年被提出,并于2015年首次制備。它們可以由分子組成,這些分子具有永久性和穩定的內部空洞,而且不會相互滲透。
原理就是利用多孔納米材料,將水的結構破壞,讓水產生更大的溶解氣體能力。這種新策略可能會帶來一場氣體溶解的革命。如果能夠提高氣體水溶液的濃度,這將大大提高許多化學過程和能源儲存策略的可持續性。最值得注意的是,開發在水溶液中溶解大量氣體(如氧氣或二氧化碳)的能力將是生物醫學應用的一個重大進展。Erdosy等人在《自然》雜志上報道了一種在水中形成永久性孔隙的方法,從而大大提高了水溶解氣體的能力。
優劣勢分析:技術相對不太成熟,無法投入量產,如能突破,氫氣醫學或許能接力前行,我們拭目以待。