Μία από τις πρώτες χρήσεις του υγρού NH3 ως καυσίμου λεωφορείων ήταν στο Βέλγιο το 1943. Ο Emeric Kroch ανέπτυξε αυτούς τους υβριδικούς κινητήρες άνθρακα-αερίου-αμμωνίας για να διατηρούν τις δημόσιες συγκοινωνίες σε λειτουργία παρά τις ακραίες ελλείψεις ντίζελ κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου.

Το αεροπλάνο πυραύλων X-15 έσπασε ρεκόρ ταχύτητας και υψόμετρου τη δεκαετία του 1960, με τροφοδοσία NH3.

Το καλοκαίρι του 2007, αυτό το όχημα NH3 έκανε περιοδεία στις Ηνωμένες Πολιτείες, από το Ντιτρόιτ στο Σαν Φρανσίσκο, τροφοδοτούμενο από ένα μείγμα αμμωνίας και βενζίνης.

Η αμμωνία, σε θερμοκρασία δωματίου, είναι ένα άχρωμο αέριο με πολύ πικάντικη και ενοχλητική οσμή. Εμφανίζεται φυσικά με αποσύνθεση οργανικής ύλης και κατασκευάζεται επίσης βιομηχανικά. Είναι εύκολα διαλυτό και εξατμίζεται γρήγορα. Η αμμωνία αποτελείται από άζωτο και υδρογόνο, με χημικό τύπο NH3

Στην πραγματικότητα, η αμμωνία είναι ήδη τοξική σε χαμηλές συγκεντρώσεις, όταν καίγεται παράγει NOx (αλλά η τεχνολογία υπάρχει ήδη για να μειώσει αυτές τις εκπομπές) και χρειάζεται ένα «πιλοτικό καύσιμο» καθώς δεν αναφλέγεται εύκολα.

Κάθε χρόνο παράγονται περισσότεροι από 180 εκατομμύρια τόνοι αμμωνίας. Για περισσότερα από 100 χρόνια, από την εισαγωγή της διαδικασίας Haber-Bosch, η αμμωνία χρησιμοποιείται ως λίπασμα για τη βιομηχανία τροφίμων, ως πρώτη ύλη και ψυκτικό για διάφορες βιομηχανικές διεργασίες, ως καύσιμο στον αεροδιαστημικό τομέα και ως αναγωγικός παράγοντας στις διαδικασίες παραγωγής, αναγωγή οξειδίων του αζώτου. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν ενοποιημένες υποδομές για τη μεταφορά και αποθήκευση αυτής της ουσίας.

Η αμμωνία είναι ένα οξύ, άχρωμο αέριο. Μπορεί εύκολα να υγροποιηθεί λόγω ισχυρών δεσμών υδρογόνου και επομένως να μεταφερθεί εύκολα σε θερμικά μονωμένα δοχεία. Επιπλέον, η αμμωνία υγροποιείται σε πολύ χαμηλές πιέσεις (0,8 MPa) που είναι χαμηλότερη από αυτή του υδρογόνου (έως 70 MPa). Μπορεί επίσης να υγροποιηθεί στους -33ºC.

Διαφορετικά καύσιμα μπορούν να αναμειχθούν με αμμωνία για τον κύκλο Otto, ή με βενζίνη και κύκλο carnot ή κινητήρες ντίζελ, προκειμένου να διευκολυνθεί η καύση. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τις κατηγορίες πιθανών μειγμάτων καυσίμων για χρήση σε διαφορετικές τεχνολογίες πρόωσης, όπως κυψέλες καυσίμου, βενζινοκινητήρες ("Spark Ignition") και κινητήρες ντίζελ ("Compression Ignition").

ΑΜΜΩΝΙΑ ΣΕ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ DIESEL

ΜΟΝΟΚΑΥΣΙΜΟ

Η αποκλειστική χρήση αμμωνίας ως καυσίμου σε κινητήρα εσωτερικής καύσης δεν είναι δυνατή λόγω των υψηλών αναλογιών συμπίεσης που απαιτούνται για την ανάφλεξη/καύση. Απαιτούνται πολύ υψηλές αναλογίες συμπίεσης, έως και 35:1, για τη χρήση αμμωνίας ως καυσίμου σε κινητήρες εσωτερικής καύσης. Η υγρή αμμωνία που χρησιμοποιείται σε κινητήρες εσωτερικής καύσης δεν καίγεται με αναλογίες συμπίεσης έως 30:1. Ένας τυπικός κινητήρας ντίζελ λειτουργεί με αναλογία συμπίεσης 15 έως 17:1

ΔΙΠΛΗΚΗ

Η περιεκτικότητα σε αμμωνία έως και 95% ήταν εφικτή μόνο με 5% ντίζελ με κινητήρα John Deere. Αλλά το βέλτιστο μείγμα είναι 40% ντίζελ - 60% αμμωνία, αφού υψηλότερη ποσότητα ντίζελ θα περιόριζε την ευφλεκτότητα της αμμωνίας.

Ένας κινητήρας που έχει δοκιμαστεί με βιοντίζελ και αμμωνία ως καύσιμο έχει την ίδια απόδοση όπως ένας κινητήρας με ντίζελ και αμμωνία με τα ίδια χαρακτηριστικά απόδοσης. Αλλά τα χαρακτηριστικά απόδοσης διαφέρουν όταν χρησιμοποιείται διμεθυλαιθέρας (DME) με αμμωνία ως καύσιμο, με περιεκτικότητα σε αμμωνία έως και 80% να είναι εφικτή.

ΑΜΜΩΝΙΑ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΜΟΝΟΚΑΥΣΙΜΟ

Η καύση αμμωνίας σε έναν κινητήρα ανάφλεξης με σπινθήρα μπορεί να διευκολυνθεί με έναν πιο συμπαγή θάλαμο καύσης και μακρύτερα μπουζί για να ξεπεραστεί η απροθυμία της αμμωνίας να καεί.

ΔΙΠΛΗΚΗ

Η βενζίνη ως υποκινητής καύσης απαιτεί αναλογία συμπίεσης 10:1 για βέλτιστη λειτουργία σε περιεκτικότητα 30% σε βενζίνη.

Η υγρή αμμωνία θα μείωνε τη θερμοκρασία στον κύλινδρο και έτσι θα δυσκόλευε τις επακόλουθες αναταράξεις, οι οποίες θα οδηγούσαν σε μειωμένη καύση και λανθασμένη ανάφλεξη. Για το λόγο αυτό, η αέρια αμμωνία εγχέεται απευθείας και θα ήταν πιο εύκολα χρησιμοποιήσιμη, ενώ η βενζίνη εγχέεται για τη βελτίωση της καύσης. Το ρελαντί απαιτεί 100% βενζίνη, αλλά μπορεί να μειωθεί στο 20% υπό συνθήκες λειτουργίας.

Κυψέλες ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΑΜΜΩΝΙΑΣ

Θεωρητικά, οι κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν απευθείας με αμμωνία, εξοικονομώντας τις υψηλές πιέσεις που είναι απαραίτητες για την ίδια χρήση με το υδρογόνο, ωστόσο, λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που φτάνουν αυτές οι κυψέλες καυσίμου, πάνω από 500ºC, δεν είναι εφικτό για χρήση στο δρόμο, αν και θα μπορούσε να εφαρμοστεί στις θαλάσσιες μεταφορές.

Από την άλλη πλευρά, υπάρχει η πιθανότητα που ήδη διερευνάται από διάφορες εταιρείες να χρησιμοποιούν την αμμωνία ως φορέα αποθήκευσης υδρογόνου. Για να γίνει αυτό, η αμμωνία διαχωρίζεται σε υδρογόνο και άζωτο μέσω ενός κράκερ και στη συνέχεια το Η2 χρησιμοποιείται σε μια κυψέλη καυσίμου υδρογόνου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που θα χρησιμοποιηθεί για την κίνηση του οχήματος.

Βασικά, τα πλεονεκτήματα της χρήσης αμμωνίας θα ήταν τρία:

• Πρώτα απ' όλα, ΔΕΝ εκπέμπεται CO2. Όντας ένα στοιχείο χωρίς άνθρακα, η αντίδραση για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα δεν μπορεί να παραχθεί χημικά.
• Δεύτερον, ευκολία χρήσης. Από τη μία, η αμμωνία είναι ήδη η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη χημική ουσία στον πλανήτη, παράγεται σε μεγάλη κλίμακα και είναι εύκολα διαχειρίσιμη σε υγρή μορφή σε χαμηλές πιέσεις.
• Τρίτον, η τιμή μπορεί να είναι ανταγωνιστική με τα παραδοσιακά καύσιμα. Ήδη σήμερα η τιμή παραγωγής της αμμωνίας είναι γύρω στα 250 δολάρια ανά τόνο. Αναμένεται ότι η παραγωγή μιας πράσινης αμμωνίας, η παραγωγή αμμωνίας απαιτεί υψηλές ποσότητες ενέργειας, θα μπορούσε να είναι ανταγωνιστική σε τιμή με το υπόλοιπο καύσιμο.