HOW TO MEASURE
水素濃度の測定方法について

あなたの「水素水」の水素濃度測定結果をお伝えします


水素水は水素分子が水に拡散している状態ですが、水素分子というものはとても小さい物質です。 ガスを測定する際は、ガスクロマトグラフによる気体中の比率で、ごく微量まで測定できますが、 水素水の濃度を測るには水素を検出できる電極で測定した方が良いです。 理由として下記2点になります。
① 水素水から水素ガスを脱気してガスを測定する場合、作業(操作)中にリークしたりする可能性があります。
② 水素水1.6ppmは水素ガスにすると約16,000ppm(厳密には17,600ppm)になります。
電極では0.01ppm程度まで測定できるものがありますが、水素水を飲用する目的であれば 誤差程度になります。電極での0.01ppmをガスにして取り出すと110ppm(ガスクロの最小値は0.01ppm)。
厳密な量を知りたい場合はガスクロでしょうが、何事も目的に合わせて適切な方法と道具を選ばなければいけません。 料理をする際に、調味料を測るのは軽量スプーンで事足りるわけで、マイクロピペットや1mg程度を量れる機器を使う方はいないでしょう。
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水素水の水素濃度を測るには、電極を用いた測定方法がベスト


水素電極については、水素を測定できるものが必要になります。 さらに標準物質が必要になります。
電極は性質上、感度の劣化が起こります。きちんと仕組みを理解した方で大切に使っていれば 3年くらい使う方もいます。では、どれくらい使用するのが適切か、という話しにもなるかもしれません。
メーカーでは保証が3ヶ月というところもありますが、それは企業内の基準であったりしてアテにならないので結局は測定者が理解した上で、判断するしかないようなものです。

当社では、誤差が大きくならないことはもちろんですが、感度があまりに悪いものは測定が非効率になる時は、交換するようにしております。また、電極はリニアリティ(直線性)というものが重要になります。

酸化還元電位(ORP)で測定する方もいるようですが、酸化還元電位というのは水素を測っているのではなく酸化と還元の総和を測っていますので、正確な測定から遠くなります。 例をあげると、水に酸素がとけていたら酸化還元電位はプラスに寄りますが、水素電極は反応しません。

元々、水がアルカリ性であったり(アルカリ性は抗酸化ではありません)、抗酸化物質がありますと水素が抜けても、マイナスのままです。水素を測る電極であってもリニアリティが良いものが適切です。

どういうことかというと1.6ppmの500mlの水素水を水で薄めて1リットルにすると、0.8ppmになるということです。 1/4や1/3の濃度に薄めたら当然その濃度になるため、直線をひくことができます。 しかし、水を循環させなければ測れない仕組みのようなメーカーによっては、直線性が悪くなりがちで低くでたり高くでたりということがあります。

圧力がかかっている水素水は過飽和(1.6ppm以上)であることがありますが、それらを測定する際は誤差が大きくなるので 希釈すると良いでしょう。
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測定時に気に留めておくべき概念


電極は劣化すると記載しましたが、基本的には標準物質を用いて定量することが必要です。
標準物質というは成分の含有量が明確にされているものを基準として校正します。
校正というのは機器の精度や狂いを直すのですが、簡単にいえば、お箸にメモリを振って定規として使用するようなことに似ています。
20cmの割り箸があれば、半分にすれば10cmになります。さらに半分にすれば5cmになります。 それらを使えば、5cm刻みの20cmの定規が作れます。

しかし、前提は20cmの割り箸が本当に20cmである場合です。もしそれが19cmだったら刻みは4.75cmになります。
だから、まず20cmであるということがきちんと証明されなければいけません。その際用いるのが、標準物質というわけです。
水素水であれば、0ppmのものは水素が含まれていない水(理想は脱気水素水)で 飽和水素水を純粋な水素ガスを圧力がかからないようにバブリングして飽和水素水(21℃1.6ppm)を作成すれば良いです。

そうして、基準をつくり、検体を測定するわけです。
温度計のように絶対値で測定できるものを期待される方もいますが 感度の変化があるので水素電極では標準物質を用いて相対比で測定するのが適切だと思います。 試薬による測定は妨害成分があることがあります。 電極は温度によっても影響するので感度が変化しないようにした方が良いでしょう。