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水素水生成器の原理と特徴についてまとめました!

水素水の効果を最大化するためには水素水生成器の選び方がとても重要です。

また水素水生成器の原理と特徴を知ることで、適切な水素水生成器を選ぶことができるようになり、水素水の効果を最大限に享受することができます。

今夏の記事では水素水生成器について徹底的に調べたことをお伝えしていきます。

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水素水生成器を正しく深く知る

水素水は、市場では次期の商材と話題になっています。

まず水素水のブームを計る指数として、市場の動向に注目しました。水素関連商材の市場規模は約247億円、前値比が3割強と急速に市場が展開しています。

しかも国内だけではなく、海外においても拡大し、確実に次の市場ターゲットは水素関連商材です。

さて、水素か還元水かの議論はアカデミックに委ねることとし、水素水研究の第一人者である太田教授の論文は、「水素H2の新しい概念を提出が、水素H2の多彩な機能のメカニズムの解明につながり、水素H2の詳細なメカニズムの研究を推進する手がかりになる」と世界的レベルで評価され、医療現場で一般人の間でも水素水が話題になっています。

体によい水について長年研究を重ねてきた諏訪氏は、還元水の効果を提唱しました。

昔から、イオン水は体に良いといわれていましたが、諏訪方季氏のシンノオル液製造機の開発1931年から今年85年もの間、理論的根拠がないと、度々還元水の効果は否定的な評価を受けてきました。

現在、病気を発生させる世界がミリマイクロミクロの世界で解明されるに至り、やっと、宇宙で一番小さな分子H2の威力の解明が可能になったといっても過言ではないでしょう。

水素H2の威力が医療の現場に活用されれば、医療も随分と改善され医療の在り方にも変異が起こるかもしれません。

また、医療の現場のみならず、大半の病気の発症は、生活習慣の乱れが原因で起こるといわれ、この改善が全国的シェアで、日々の生活の中に水素H2が常備で活かされれば、病気の質も変化することでしょう。

むろん、生命のある生物体は、何時かは死を迎えますが、この死が加齢のよる避けられない死であってほしいものです。

生活の改善に水素H2が有効と医療の現場からも言われていますが、毎日を健康で過ごすために、美肌やシワのために、身近におきたい水素水生成器の原理・選択のポイントなどを取り上げました。

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水素水生成器の水素発生のタイプ

水素水生成器は、電気分解タイプの水を電気分解し水素イオンを発生させて水素水を生成する方法と、マグネシウム反応タイプのマグネシウムと水を反応させて水素イオンを発生させ水素水を生成する方法の2つのタイプがあります。

電気分解型水素水生成器とは?

家庭用の据え置きの水素水生成器は、電気分解タイプが一般的で、学校の実験した水の電気分解と同じ仕組みです。

このタイプは、水素イオンと水酸化物イオンが同数生成し水は中性ですが、水素イオンは水素分子H2となって空中に発散しやすい性質があり、水は水酸化物イオンが多くなりアルカリ性を示します。

のため、アルカリを中性に戻すために添加物などの工夫を各企業が特許として申請しています。

電気分解タイプは、電流容量が大きい(パワーが強い)ほど電気分解が高くなります。

カルシウム剤使用は電気分解を活性化させる効果があります。

その他電解パワーアップにpHターボやチャージ機能が付いている生成器もあります。

最初の人工生成器のシンノオル液製造機には乳酸カルシウムの添加がされています。

これは、どの水を使用しても一定のpHが保てるようにと厚生省の指導があったためです。

厚生省がシンノオル液製造機の電解水と酸性水の効能を認証しています。

『陰極水の効能は、「慢性下痢、消化不良、胃腸内異常発酵、胃酸過多」、陽極水の効能は「弱酸性アストリンゼンの美容」』(高濃度水素水が体に良いとされている理由とは?より抜粋)

原水には多くのミネラルが含有しています。

電気分解タイプの電解水素水は、プラスイオンの水素イオン・ミネラルイオンが陰極に引き寄せられるので、原水の水道水よりミネラル分が約1520%アップします。

ミネラル分にはカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオンがあります。

これらのミネラルは体にとって大切な成分です。カルシウムは骨・歯の校正とホルモン分泌・血液凝固に不可欠です。

マグネシウムは血圧・体温・血糖値の調整機能と神経の興奮抑制・エネルギー代謝の働きがあります。

ナトリウムは体内の水分調整、神経や筋肉を動かすための重要な役割があります。

このような体に大切なミネラル分を摂取できる二次効果が電解水にはあります。

水の電気分解は、電気エネルギーを与えることにより、水が2極に分かれ、水素を多く含む水と、酸素を多く含む水に分解します。

酸素を多く含んだ水を「電解酸性水」といい、陽極側に引き寄せられます。

水素を多く含んだ水を「電解水素水」といい、陰極極側に引き寄せられます。生成された電解水素水のpHが重要で飲用範囲がpH910と定められています。

水道水に連結される生成水器の利点は、水道水、電解酸性水、電解水素水を料理や飲用に使い分けることができることです。

下図に電解酸性水と電解水素水のモデルです。pHと水のpHを示したものです。アルカリイオン水は電解水素水です。

 

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電極接触方式タイプと水素バブリング(電極非接触)方式タイプの水素水生成器とは?

電気分解が、水を直接電気分解する電極接触方式タイプと、電解槽で水素イオンを発生させ水素H2を別の水槽へ移す電極が直接触れない水素バブリング(電極非接触)方式タイプがあります。

前者は、電極の金属物質が剥離し溶け込む可能性があるといわれています。

また、酸素が混在する酸素水素水になる可能性もあると指摘されています。

後者は、電極が飲用水と接触しないので前者のような金属剥離の心配はなく、純水素を水溶け込ませる点が優れているといわれています。

医療機関では後者の水素水サーバーが使用されています。

マグネシウム反応タイプの水素水生成器とは?

マグネシウム反応タイプは、マグネシウムと水が化学反応して、水酸化マグネシウムの沈殿物と水素を生成します。

金属イオンのマグネシウムイオンは水酸化物イオンと結合して沈殿するため、水から分離されるので、金属イオンの心配はないといわれています。

マグネシウムタイプは、据え置きタイプもありますが、携帯用に多く用いられています。

水を入れた携帯用のタイプは、マグネシウムと反応しやすくするために水を振ります。また、付着する水酸化マグネシウムを取り除くためにマグネシウムスティックの洗浄が必要です。

 

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いろいろな水素水生成器の構造図

電極が電解槽内に接触の水素水生成器

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水素バブリング方式水素水生成

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水素水生成器浄水カートリッジ使用

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水素水生成器浄水フィルター使用

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携帯用の電解水素水生成器

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携帯用マグネットの水素水生成器

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携帯用の水素水生成スティック

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化学実験の水の電機分解

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使用される電極棒の材質と特徴

化学の実験で、学習したように電極棒が、水の電機分解で溶けだしてしまっては生成水器では問題です。

ミネラルでいくら金属が必要とはいえ、量的にどれくらいの摂取になるのか、毎日の食生活から摂取するミネラルなどの計算も必要になり、摂取基準を超えるようになれば、体に有害となる危険があり、生成水器として使用できませんので、各企業は電極棒の開発を行っています。

電気分解には、必ず電極棒が必要です。

直接飲用水を電気分解する場合、電極棒の化学反応により金属イオンの流出する恐れがあり、生成水器には溶け出しやすい金属のままでは使用されていません。

陽極に溶けることはない素材の金Au、白金Pt、炭素Cの電極棒の使用は、溶液中の酸化されやすい物質から酸化されます。

溶液中に酸化されやすい電気陰性度の低いハロゲン化物イオンが存在すれば、ハロゲン化物がまず酸化されます。

例えば、溶液中に塩素イオンが存在すれば、2Cl- ⇒ Cl2 + 2e- となり、塩素を発生させます。溶液中のイオンが酸化されにくい硝酸イオンNO3-、硫酸イオンSO42-などが存在すると、酸素O2を発生させます。

陽極の素材がAu,Pt,C以外では、先ほど化学実験で触れましたように電極棒が酸化されて溶け出します。

Cu ⇒ Cu2+ + 2e-と電極棒がイオン化・酸化され、電子を放出します。

陰極は電極が溶けだすことはありませんが、電子を受け取り還元されて電極に付着または析出します。

金属のイオン化傾向は、学習したように、Kカリウム>Caカルシウム>Naナトリウム>Mgマグネシウム>Alアルミニウム>Zn亜鉛>Fe>Niニッケル>Snすず>Pb(>H水素)>Cu>Hg水銀>Ag>Pt白金>Au金 です。

Tiチタンは、比重は鉄の約半分と軽く、強度は銅に匹敵する強さがあり、海水に対しても完全耐食性で、かつ無毒性で、生体適合が群を抜いて高い金属です。

ですから、高性能を要するロケット部品や医療・食品関係などに用いられる優れた素材です。

ステンレスは、鉄・クロム・ニッケルの特殊鋼で、クロムが12%以上含まれていると錆びにくく耐食性が高く、耐薬品、耐熱に優れています。

このような各金属の性質から、水素水生成器には、電極の剥離を避けるため、直接飲用水を電気分解するシステムではコストの高いPtAugやチタン、ステンレスなどが主に使われ、金属イオンの流出を防いでいます。

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水素水生成器で使用が記載されている電極棒について

炭素棒

炭素棒はいわゆる炭(すみ)で、陽極に使用すると酸素により酸化され二酸化炭素を発生させ炭酸イオンに即なり、ボロボロになりますが、炭素は自然界の物質ですから人体に影響はありません。

シンノオル液製造機には炭素棒が使用されていますが、飲用水に流出しないように筒状のカートリッジが使用され、定期的交換が必要です。

シンノオル液製造機の方針は、ゆっくりと電気分解をするです。また、隔膜に素焼きが使われています。シンノオル液はイオン電解水です。

白金

白金は、高価ですが反応しにくい溶けにくい金属です。電極棒に白金が使用されていると生成器のコストは高くなります。

ステンレス

ステンレスは錆びにくい特殊鋼で、強度・耐摩擦性が高く、塩化物を含む高圧環境では水素が鋼材の中に入ると強度が低下する水素脆化(ぜいか)が起こり腐食割れすることがあります。ステンレスの電極棒使用の場合触媒使用時に塩化物は使用されていません。

Ti(チタン)・Au(金)・Pt(白金)

Ti(チタン)・Au(金)・Pt(白金)の電極棒は、携帯用に使用されていますが、先に述べたように、Tiチタンは精度の高い優れた金属です。この電極棒は化学反応しにくい金属が使用され特殊処理された高精度の電極棒です。

マグネシウム

マグネシウム(純度99.9%)、活性炭、強還元性セラミックボール、本体素材:ポリプロピレン(食品衛生法適合品)、メッシュ中袋素材:ポリエステル(食品衛生法適合品)は、携帯用の水素発生に使われています。

マグネシウムは比較的イオン化が高く水素発生効果を高く、活性炭で水道水の不純物の吸着を図りまろやかな水素水の生成に役立っています。

マグネシウムの体に必要なミネラルですが、マグネシウムイオンが流出しますが、普通一般的に飲用では問題ないといわれています。

チタンプラチナメッキ

チタンプラチナメッキは、先に触れたように白金・チタンの耐食性と化学反応しにくい安定した金属で、プラチナメッキにより不溶性白金電極を形成します。これは、水素水生成器の電極やメッキ用電極板など電気化学工業部門にも使われている金属メッキで、プラチナメッキをチタンに施すことで、チタンが伝導性がよいチタン電極に変わります。

チタンプラチナメッキの電極は不溶性電極として耐食性・化学的安定性が高いため、電気化学、薬品の電極に使われるほど強固な電極です。また チタンプラチナメッキは、白金の持つ耐酸化性、耐熱性もメッキで付加されます。

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水素水生成器を選ぶ時のポイントは?

水素水生成器を選ぶポイントは、水素発生の過程・システムと電極の2点を留意することが肝要と思われます。

また水素水生成器は据え置きか携帯用かの区別も考慮し、水素水生成器の選ぶポイントをまとめました。

水素水生成器の据え置き用の選ぶポイントは?

水素水生成器に、電極が直接飲用水に設定されているか、水素バブリング方式水素水生成器のように水素発生槽と引用水槽が別になっているかが1つ選ぶポイントになります。

水素バブリング方式では飲用水の浄化は行われていませんので、水道水の不純物も天然ミネラルも含まれています。水素バブリングの利点は、電気分解の電極の剥離による金属イオンの混在しないことです。

飲用水に電極が直接に接触している水素水生成器が大半です。

この方式の水素水生成器では、使用の電極棒が問題になります。

直接電極が接触する水素水生成器は、水道水の不純物・塩素の排除の方法と、天然のミネラルの温存方法、及び酸性水とイオン水の分離方法、水素温存方法あるいは水素発生作用をどの時点で行う方式かがポイントになります。

つまり、直接の電極使用では、天然ミネラルが温存し、塩素や臭いなどの不純物を排除し、水素の効率的に発生させる水素水生成器かが選ぶポイントになります。

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水素水生成器据え置き用の電極棒のポイントは?

電極棒は意外と見落とされるポイントのようです。

使用される材質により、金属イオンの排出量が違います。

極力、電極棒は、反応しない材質を選ぶことが肝要です。しかしこれにはコストの問題が関係しますが、安全を重視してほしいと考えています。

また、維持費として電極棒のコスト・使用電力及び使用する水道水量も考慮して選択してください。

携帯用水素水生成器について

携帯用も、電気分解が電極のスティックを飲用水槽入れるものと、本体と飲用水槽に分離しているものとあります。

スティック棒は、電解による分解を起こさない電極を選ぶことをおすすめします。本体と飲用水槽の分離型は、スティック棒の金属イオンの流出の心配はありません。

中にはセラミックカートリッジで不純物や塩素の除去を凝らしたものもあります。

マグネシウムスティックは腎臓の弱い人にはおすすめできません。

マグネシウムスティックは一番安価な水素水を生成するものですが、水酸化マグネシウムも水素とともに生成しますので、大量の摂取は控えることを心がけてほしいです。

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水素水生成器のまとめ

水素水生成器を選ぶ時、置き場所、コスト、金属イオンの生成などのポイントとして選ぶ必要があることを指摘しました。

それぞれの機種が特に電極棒の開発に力を入れ、なおかつ天然ミネラルの摂取にも重点を置いていることも整水器の構図から理解することができました。

水素水研究の第一人者である太田教授は下記のように伝えています。

水素水に「信頼できる十分なデータが見当たらない。」が常套句として使われますが、国立健康栄養研究所の評定の評価の書き方を分析すると、水素水はAランクです。

さらに、「現時点における水素水のヒトにおける有効性や安全性の検討は、ほとんどが疾病を有する患者を対象に実施された予備的研究であり、それらの研究結果が市販の多様な水素水の製品を摂取した時の有効性を示す根拠になるとはいえない。」と書き加えられていますから、Aランク+αとも読み取れます。

私は、スッポン、シジミ、トマトなどは、健康に良いと思っていますので、それらと比べると水素水は有効と評価されているのが現段階です。

水素水について「信頼できる十分なデータが見当たらない。」を「信頼できるデータが見当たらない。」や「データがない。」と間違ってはいけません。

また、「現段階では」という但し書きを加えないといけない段階ですので、将来的には、「○○には有効」や「○○に関しては特定保健用食品が許可されている」としていかなくてはならないと考えています。」】

つまり水素は高い評価を受けているが、まだ但し書きが必要な段階です。

そして特定健康用食品の許可は得ていないが、水素の効果は認識されていると太田教授は伝えています。

このことは、今までの水素の科学的根拠の指摘が少しずつですが改善されつつあると考えられます。

ヒトの体の60%は水ですから、水は体にとって大切な物質です。

水素水が今まで以上に普及すれば、日本の医療は大きく変わり、現在問題となっている生活習慣病などの疾病も減少するのではないかと推察します。

体にとって有効な水素水をこれからも愛飲・愛用・活用することで、より健康で若々しい生活を送っていただきたいと思います。

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