Yksi ​​ensimmäisistä nestemäisen NH3:n käytöstä linja-autojen polttoaineena oli Belgiassa vuonna 1943. Emeric Kroch kehitti nämä hybridihiili-kaasu-ammoniakkimoottorit pitämään julkisen liikenteen käynnissä huolimatta äärimmäisestä dieselpulasta toisen maailmansodan aikana.

X-15-rakettikone rikkoi nopeus- ja korkeusennätyksiä 1960-luvulla NH3-moottorilla.

Kesällä 2007 tämä NH3-ajoneuvo kiersi Yhdysvalloissa Detroitista San Franciscoon ammoniakin ja bensiinin seoksella.

Ammoniakki on huoneenlämpötilassa väritön kaasu, jolla on erittäin pistävä ja kuvottava haju. Sitä syntyy luonnossa orgaanisen aineen hajoamisen seurauksena ja sitä valmistetaan myös teollisesti. Se liukenee helposti ja haihtuu nopeasti. Ammoniakki koostuu typestä ja vedystä, ja sen kemiallinen kaava on NH3

Itse asiassa ammoniakki on jo myrkyllistä pieninä pitoisuuksina, poltettaessa se tuottaa NOx:a (mutta tekniikka on jo olemassa näiden päästöjen vähentämiseksi) ja tarvitsee "pilottipolttoainetta", koska se ei ole helposti syttyvä.

Ammoniakkia tuotetaan vuosittain yli 180 miljoonaa tonnia. Yli 100 vuoden ajan Haber-Boschin prosessin käyttöönoton jälkeen ammoniakkia on käytetty lannoitteena elintarviketeollisuudessa, raaka-aineena ja jäähdytysnesteenä eri teollisissa prosesseissa, polttoaineena ilmailuteollisuudessa ja pelkistävä aine valmistusprosesseissa typen oksidien pelkistys. Tämä tarkoittaa, että tämän aineen kuljetukseen ja varastointiin on saatavilla konsolidoituja infrastruktuuria.

Ammoniakki on kitkerä, väritön kaasu. Se voidaan helposti nesteyttää vahvojen vetysidosten ansiosta ja siksi kuljettaa helposti lämpöeristetyissä säiliöissä. Lisäksi ammoniakki nesteytyy erittäin alhaisissa paineissa (0,8 MPa), joka on alhaisempi kuin vety (jopa 70 MPa). Se voidaan myös nesteyttää -33 ºC:ssa.

Eri polttoaineita voidaan sekoittaa ammoniakin kanssa Otto-syklissä tai bensiini- ja carnot-syklissä tai dieselmoottoreissa palamisen helpottamiseksi. Seuraavassa kuvassa on esitetty mahdollisten polttoaineseosten luokat käytettäväksi erilaisissa propulsiotekniikoissa, kuten polttokennoissa, bensiinimoottoreissa ("Spark Ignition") ja dieselmoottoreissa ("Compression Ignition").

AMMONIAKKI DIESELMOOTTORISSA

MONOPOLTTOAINE

Ammoniakin yksinomainen käyttö polttoaineena polttomoottoreissa ei ole mahdollista syttymisen/palamisen edellyttämien korkeiden puristussuhteiden vuoksi. Ammoniakin käyttäminen polttoaineena polttomoottoreissa tarvitaan erittäin korkeita puristussuhteita, jopa 35:1. Polttomoottoreissa käytetty nestemäinen ammoniakki ei pala puristussuhteella 30:1 asti. Tavallinen dieselmoottori käy puristussuhteella 15-17:1

DUALFUEL

Ammoniakkipitoisuus jopa 95 % oli mahdollista vain 5 % dieselillä John Deere -moottorilla. Mutta optimaalinen seos on 40% dieseliä - 60% ammoniakkia, koska suurempi määrä dieseliä rajoittaisi ammoniakin syttymistä.

Biodieselillä ja ammoniakilla polttoaineena testattu moottori toimii samalla tavalla kuin dieselillä ja ammoniakkilla samat suorituskykyominaisuudet. Mutta suorituskykyominaisuudet vaihtelevat, kun dimetyylieetteriä (DME) käytetään ammoniakin kanssa polttoaineena, jolloin ammoniakkipitoisuus voi olla jopa 80 %.

AMMONIAKKI BENSIINIMOOTTORISSA

MONOPOLTTOAINE

Ammoniakin palamista kipinäsytytysmoottorissa voidaan helpottaa pienemmällä palokammiolla ja pidemmillä sytytystulpilla ammoniakin palamishaluttomuuden voittamiseksi.

DUALFUEL

Bensiini palamisen edistäjänä vaatii 10:1 puristussuhteen optimaalisen toiminnan varmistamiseksi 30 % bensiinipitoisuudella.

Nestemäinen ammoniakki alentaisi sylinterin lämpötilaa ja vaikeuttaisi siten myöhempää turbulenssia, mikä johtaisi palamisen heikkenemiseen ja sytytyshäiriöihin. Tästä syystä kaasumaista ammoniakkia ruiskutetaan suoraan ja sitä olisi helpompi käyttää, kun taas bensiiniä ruiskutetaan palamisen parantamiseksi. Tyhjäkäynti vaatii 100 % bensiiniä, mutta se voidaan vähentää 20 %:iin käyttöolosuhteissa.

AMMONIAKKIN POLTTOKENNOT

Teoriassa kiinteäoksidipolttokennoja voitaisiin käyttää suoraan ammoniakin kanssa, mikä säästää samaan käyttöön vedyn kanssa tarvittavia korkeita paineita, mutta näiden polttokennojen saavuttamien korkeiden lämpötilojen, yli 500 ºC, vuoksi se on mahdotonta tieliikenteessä, vaikka sitä voitaisiinkin soveltaa meriliikenteessä.

Toisaalta on olemassa mahdollisuus, jota useat yritykset jo tutkivat, käyttää ammoniakkia vedyn varastoinnin vektorina. Tätä varten ammoniakki erotetaan vedyksi ja typeksi krakkauslaitteella, jonka jälkeen H2:ta käytetään vetypolttokennossa tuottamaan sähköä, jota käytetään ajoneuvon siirtämiseen.

Periaatteessa ammoniakin käytön etuja olisi kolme:

• Ensinnäkin EI CO2-päästöjä. Koska alkuaine ei sisällä hiiltä, ​​reaktiota hiilidioksidin tuottamiseksi ei voida tuottaa kemiallisesti.
• Toiseksi helppokäyttöisyys. Toisaalta ammoniakki on jo nyt planeetan eniten käytetty kemikaali, sitä tuotetaan suuressa mittakaavassa ja se on helposti hallittavissa nestemäisessä muodossa alhaisissa paineissa.
• Kolmanneksi hinta voi olla kilpailukykyinen perinteisiin polttoaineisiin verrattuna. Jo nykyään ammoniakin tuotantohinta on noin 250 dollaria tonnilta. Odotetaan, että vihreän ammoniakin tuotanto, ammoniakin tuotanto vaatii suuria määriä energiaa, voisi olla hinnaltaan kilpailukykyistä muun polttoaineen kanssa.