非电解制氢水技术及材料的应用

作者：王家胜

来源：《新材料产业》 2017年第2期

■ 文/ 王家胜

山东木齐健康科技有限公司

一、氢分子医学的发展

医学研究表明，很多疾病包括衰老在内，都是由于体内积累了没法及时清除的自由基造成的。自由基是人体细胞在代谢过程中产生一类非常活泼、有很强氧化作用的化学物质，也叫活性氧。自由基攻击生命大分子会造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。过多的恶性活性氧自由基会产生破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病，如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤等。此外，外界环境中的阳光辐射、空气污染、烟尘、农药残留等都会促使人体产生更多恶性活性氧自由基，导致核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。

医学研究证实，含氢气的水具有清除生物体内自由基的功效。氢气本身就是一种还原剂，而现代医学研究证实它又具有选择性抗氧化这一生物学作用。氢气分子很微细，进入体内能快速渗透至全身，并穿透细胞膜，带走当中很难消除的恶性活性氧，将其合成水排出体外，而不会影响其他良性活性氧及身体功能的运作。最重要的是能把被破坏及氧化了的细胞复原。水中的“氢”具有最强的还原能力，根据日本医科大学太田成男教授所做的实验分析，氢气的抗氧化能力及提高细胞自身复原能力是目前为止最厉害的。

依托氢分子医学的进步和发展，各类以含氢分子的健康产品，如富氢水杯、富氢水壶、富氢水机、氢水美容、氢气农业等产品和产业也快速发展，并得到越来越多的消费者认可。据日本产业新闻报道，2015年日本氢类产品的销售总额约为565亿日元，到2016年预计达到1 200亿日元的市场规模，年增长率超过50%。日本曾用富氢水（日本称之为水素水）作为2008年奥运会运动员的指定饮用水，“水素健康”理念也迅速获得渴望健康长寿和远离疾病人群的青睐，水素产业的市场前景越来越大。在日本已经有东京医科大学等几家科研机构，在向政府申请药品批号，计划主要用于减轻癌症放化疗过程中病人的不良反应，提高他们的生活质量。如果氢气产品作为药物的审批一旦出现，其市场规模还将呈现爆炸式增长。

我国氢分子医学研究也如火如荼，并走在了世界前列。2016年2月，我国权威媒体央视发现之旅频道《健康大本营》播放了《抗击氧化的利剑——氢气》的科学纪录片，详细地讲解了富氢水对抗氧化、维持人体健康的重要作用。央视播出的这期科学节目，使人们对富氢水从神秘到了解，从盲目迷信到科学认知，为整个富氢行业的快速发展起到了较好的引导作用。氢分子健康产业在我国正呈现出健康向上的发展态势，各种氢健康产品正呈现出强大的生命力。据中国对外应用技术交流促进会氢分子生物医学专业委员会专家介绍，氢分子医学研究领域将会诞生诺贝尔奖。

从国家央视的引导性传播，到钟南山院士的发声及国内各大医学院的火热研究，使我国的氢气医学研究达到空前活跃的程度，同时中国消费者对氢健康产品的认知度也呈爆发性增长，众多先知先觉的企业已经开始加入到氢产品的研发当中，氢健康产业的大军如滚雪球般飞速发展。

二、富氢水制造技术

目前，消费市场制造富氢水的技术主要有以下3种：①电解水制备富氢水；②氢气充入纯净水中制备富氢水；③利用金属/水反应制备富氢水。以上3种方法，国内外都有很多企业在应用，并推出众多含氢系列功能产品。

1. 电解水技术

电解水技术是电流通过水(H2O)时，在阴极通过还原水形成氢气(H2 ) ，在阳极则通过氧化水形成氧气( O2 ) 。电解水制氢技术相对比较成熟，从较早的电解水机、电解水杯、水素美容仪和果蔬清洗仪等设备均采用电解水制氢技术。由于该技术产氢视觉效果好，制氢含量高等特点，现已成为市场制氢水的主流技术，并在快速进行技术迭代，新产品和技术层出不穷。从世界范围看，日韩电解水技术应用企业比较多，开发的电解水素水产品比较成熟，处于国际领先水平。过去几年，我国很多企业也采用引进日韩电解水制氢技术，以代理形式或整合再创新开发出新的富氢产品。

由于电解制氢水技术采用铂电极，经过技术迭代又采用S P E膜氢氧分离技术，现有富氢产品在制氢和口感各方面均比较理想。但技术迭代同时没有量产，反而增加了制造成本。产品上市后，零售价格定位比较高，且多以治疗型卖点切入市场，购买群体相对较窄，限制了该技术产品的市场推广。特别指出的是，国内某些企业为了走进氢产业风口，快速上马富氢产品，在追求利润最大化的目的下，对电极等材料把握不严，应用钌铱涂层电极，且不使用S P E离子膜隔离技术，导致氢氧不分离，产生臭氧等异味，市场接受度不高，还影响了产品的口碑。再加上电解制氢产品对水源和温度有限定要求，不太适合中国人的饮水习惯。所以电解制氢技术系列产品在现阶段虽占据主流市场，但在大规模化量产降价之前，市场只会不温不火。

2. 氢气充入纯净水技术

氢气充入纯净水中制备富氢水，制成袋装和罐装富氢水，可作为功能饮料迅速切入传统饮料渠道市场。该技术一次性投资比较大，具有较大的市场和发展空间。该技术最大的问题是氢存储困难，必须用铝制材料容器，限制了其包装的灵活性。由于从生产线到消费者手中经过较长时间，氢气会缓慢释放导致产品的水溶氢含量偏低。国内现有几款袋装和罐装富氢水，包装漂亮大气口感不错，但其缺点是价格偏高，消费群体较窄，限制了其市场快速扩张。相信该产品在技术和量产条件下，价格降低，将会成为比较受欢迎的新一代功能饮料。特别是在国内外其他饮料大品牌强势进入的情况下，该品类产品还将会重新洗牌。

3. 金属/ 水反应制氢技术

金属/水反应制氢技术也比较成熟，自日韩国家采用镁粒等活波金属制氢以来，我国也有很多企业的产品采用。但镁粒制氢存在很多问题，比如时效性差，易氧化变色，且易板结有沉淀物等。目前采用的企业和产品越来越少，镁粒制氢作为一个过时技术面临被淘汰。已申请国家发明专利的“富氢水瓷”新型制氢材料，不仅解决了镁制氢的诸多问题，还增加了新的功能，现已成为非电解制氢的新型材料。据了解，富氢水瓷是由多种天然矿物材料与多种金属合金复合，经低温烘焙而成。制造工艺过程由于采用了纳米包覆和微孔互通工艺，解决了其他活泼金属制氢材料氧化失效和析出沉淀物等缺陷；同时，使水与富氢水瓷能够互联互通、制氢温和，更加符合人性化使用。此外，富氢水瓷对水源没有任何限制，冷热水均可，特别适合中国人的饮水习惯。经复旦大学分析测试中心检测，富氢水瓷制造的氢水核磁共振频率低于45H z，氢含量达到500 ～1 000ppb，pH值处于7.5 ～8.5之间。经国家无机盐产品质量监督检验中心检测溶出元素安全合格。经国际权威检测机构S G S检测完全达到涉水产品卫生规范的要求。

现有几种制氢材料为氢分子健康产业的快速发展提供了技术支撑。各种技术的应用都有优缺点，想进入氢产业的企业需要根据自己的产品定位和目标人群选择。以上3种技术也会随着

市场的发展，逐步迭代更新，形成各自的消费群体。几年后我们会看到，3驾马车带领氢分子健康产业飞速发展。

三、非电解制氢材料的产业应用

笔者所在公司研发制造的国家发明专利“富氢水瓷”，成为微电解制氢的新技术材料。富氢水瓷是由多种矿物材料与合金复合经低温烘焙而成，由于采用了纳米包覆技术和微孔互通工艺，解决了其他制氢材料氧化失效和析出沉淀物等缺陷。同时使水与富氢水瓷能够互联互通，缓慢进行微电解反应，所以制氢温和，更加符合人性化使用。最主要的是富氢水瓷对水源没有任何限制，用热水制氢效果更好。经测试，富氢水瓷制造的氢水核磁共振频率达到45H z，氢含量可达到500 ～1 000p p b，P H值8.5以上。也就是说富氢水瓷微电解制氢技术，可同时制造碱性小分子团的活性氢水

新型非电解制氢材料由于携带方便，制氢效果明显，对水源没有限制，自上市以来受到了很多厂家的青睐。富氢水瓷可做成瓷片和颗粒型，使很多传统产品在不改变现有工艺的情况下

升级换代。比如富氢水瓷可应用到现有杯/壶、净水器、制氢棒、洗浴美容和果蔬清洗等产品中。

非电解富氢杯在日韩已是比较成熟的产品。我国富氢水杯发展非常迅速，产品样式琳琅满目。近期市场上出现的氢茶养疗杯，就是可以将氢水茶水融合，即提高了氢水的口感，又增强了茶水的营养，产品一出现迅速成为氢健康产业争相传播的热点。氢茶养疗杯采用最新科技成果富氢水瓷，具有制氢速度快，无需通电，水源无限制，冷热水均可且携带方便等特点。由于氢茶养疗杯采用富氢水瓷，2 ～3个月就需更换瓷片。这也使该产品的营销模式可采用“卡”模式。富氢杯变成为一个载体，不断更换的瓷片成为长期盈利的法宝。

富氢水机多采用在后置T33滤芯装填富氢水素颗粒制氢水。不管是超滤还是反渗透水机，均可通过增加富氢水素滤芯工艺升级成为富氢水机。目前净水器处于白热化竞争的红海，各大净水器企业和创业者也正在寻求产品升级的新技术。富氢水机工艺简单、成本便宜，升级后产品更有卖点，将是净水器比较理想的升级方向。

氢水美容产品从水素面膜到氢水洗浴，还有氢水喷雾，产品种类多、市场前景好。氢水美容具有较好的抗氧化效果，能够有效呵护皮肤补充水分，且安全环保，是较为理想的美容护肤产品。近几年随着微商模式的迅猛发展，为氢水美容产品扩展了销售渠道，将成为众多微商创业者的首选。非电解制氢材料由于简单、成本低，迅速成为氢水美容系列产品的首选材料。

长期食用含有农药残留的果蔬，会在人体内缓慢积累，造成致癌、致畸、致突变等慢性中毒。果蔬去农残已经成为众多企业的发力点，从活氧机到贝壳粉，产品众多。水素贝贝粉作为最新的果蔬去残产品，是率先应用氢气技术清除果蔬表面农残的新技术。不仅去农残效果好，还可改善果蔬口感，将是比较受市场欢迎的新型富氢产品。

加湿器和热水器均可通过增加制氢模块，成为健康时尚的新型氢水加湿器和氢水热水器。当然还有更多的传统产品可以应用非电解技术材料来升级。在“大众创业，万众创新”的背景下，氢分子产业将会成为一个新的风口。而电解水技术和非电解水技术都为氢分子健康产业的快速发展提供了较好的技术支撑。

10.3969/j.issn.1008-892X.2017.02.012