L'une des premières utilisations de NH3 liquide comme carburant pour bus a eu lieu en Belgique en 1943. Emeric Kroch a développé ces moteurs hybrides à l'ammoniac et au charbon pour assurer le fonctionnement des transports publics malgré les pénuries extrêmes de diesel pendant la Seconde Guerre mondiale.

L'avion-fusée X-15 a battu des records de vitesse et d'altitude dans les années 1960, propulsé par NH3.

À l'été 2007, ce véhicule NH3 a fait le tour des États-Unis, de Detroit à San Francisco, propulsé par un mélange d'ammoniac et d'essence.

L'ammoniac, à température ambiante, est un gaz incolore à l'odeur très piquante et nauséabonde. Il se produit naturellement par décomposition de la matière organique et est également fabriqué industriellement. Il est facilement soluble et s'évapore rapidement. L'ammoniac est composé d'azote et d'hydrogène, de formule chimique NH3

En fait, l'ammoniac est déjà toxique à faible concentration, lorsqu'il est brûlé, il produit des NOx (mais la technologie existe déjà pour réduire ces émissions) et nécessite un "carburant pilote" car il n'est pas facilement inflammable.

Plus de 180 millions de tonnes d'ammoniac sont produites chaque année. Depuis plus de 100 ans, depuis l'introduction du procédé Haber-Bosch, l'ammoniac est utilisé comme engrais pour l'industrie alimentaire, comme matière première et liquide de refroidissement pour divers procédés industriels, comme carburant dans le secteur aérospatial et comme agent agent réducteur dans les procédés de fabrication réduction des oxydes d'azote. Cela signifie que des infrastructures consolidées sont disponibles pour le transport et le stockage de cette substance.

L'ammoniac est un gaz âcre et incolore. Il peut être facilement liquéfié grâce à de fortes liaisons hydrogène et donc facilement transporté dans des conteneurs thermiquement isolés. De plus, l'ammoniac se liquéfie à des pressions très basses (0,8 MPa) inférieures à celle de l'hydrogène (jusqu'à 70 MPa). Il peut également être liquéfié à -33°C.

Différents carburants peuvent être mélangés avec de l'ammoniac pour les moteurs à cycle Otto, ou essence, et cycle carnot, ou diesel, afin de faciliter la combustion. La figure suivante montre les catégories de mélanges de carburants possibles à utiliser dans différentes technologies de propulsion, telles que les piles à combustible, les moteurs à essence ("Spark Ignition") et les moteurs diesel ("Compression Ignition").

AMMONIAC ​​DANS LES MOTEURS DIESEL

MONOCARBURANT

L'utilisation exclusive d'ammoniac comme carburant dans un moteur à combustion interne n'est pas possible en raison des taux de compression élevés nécessaires à l'allumage/combustion. Des taux de compression très élevés, jusqu'à 35:1, sont nécessaires pour utiliser l'ammoniac comme carburant dans les moteurs à combustion interne. L'ammoniac liquide utilisé dans les moteurs à combustion interne ne brûle pas avec des taux de compression allant jusqu'à 30:1. Un moteur diesel standard fonctionne avec un taux de compression de 15 à 17:1

BI-CARBURANT

Une teneur en ammoniac allant jusqu'à 95 % était réalisable avec seulement 5 % de diesel avec un moteur John Deere. Mais le mélange optimal est 40 % de diesel - 60 % d'ammoniac, car une quantité plus élevée de diesel limiterait l'inflammabilité de l'ammoniac.

Un moteur testé avec du biodiesel et de l'ammoniac comme carburant fonctionne de la même manière qu'un moteur avec du diesel et de l'ammoniac avec les mêmes caractéristiques de performance. Mais les caractéristiques de performance diffèrent lorsque l'éther diméthylique (DME) est utilisé avec de l'ammoniac comme carburant, une teneur en ammoniac allant jusqu'à 80 % étant réalisable.

AMMONIAC ​​DANS LES MOTEURS À ESSENCE

MONOCARBURANT

La combustion de l'ammoniac dans un moteur à allumage commandé peut être facilitée par une chambre de combustion plus compacte et des bougies d'allumage plus longues pour surmonter la réticence de l'ammoniac à brûler.

BI-CARBURANT

L'essence en tant que promoteur de combustion nécessite un taux de compression de 10:1 pour un fonctionnement optimal à une teneur en essence de 30 %.

L'ammoniac liquide réduirait la température dans le cylindre et rendrait ainsi plus difficile les turbulences ultérieures, ce qui conduirait à une combustion altérée et à des ratés d'allumage. Pour cette raison, l'ammoniac gazeux est injecté directement et serait plus facilement utilisable, tandis que l'essence est injectée pour améliorer la combustion. Le ralenti nécessite 100 % d'essence, mais peut être réduit à 20 % dans des conditions de fonctionnement.

PILES À COMBUSTIBLE AMMONIAC

Théoriquement, les piles à combustible à oxyde solide pourraient être utilisées directement avec de l'ammoniac, en économisant les hautes pressions nécessaires pour la même utilisation avec de l'hydrogène, cependant, en raison des températures élevées que ces piles à combustible atteignent, plus de 500 °C, elles le font impossible pour utilisation sur la route, bien qu'elle puisse être appliquée dans le transport maritime.

D'autre part, il y a la possibilité déjà explorée par diverses entreprises d'utiliser l'ammoniac comme vecteur de stockage de l'hydrogène. Pour ce faire, l'ammoniac est séparé en hydrogène et en azote au moyen d'un craqueur, puis l'H2 est utilisé dans une pile à hydrogène pour produire de l'électricité qui servira à déplacer le véhicule.

Fondamentalement, les avantages de l'utilisation de l'ammoniac sont au nombre de trois :

• Tout d'abord, AUCUN CO2 n'est émis. Étant un élément sans carbone, la réaction pour produire du dioxyde de carbone ne peut pas être produite chimiquement.
• Deuxièmement, la facilité d'utilisation. D'une part, l'ammoniac est déjà le produit chimique le plus utilisé sur la planète, il est produit à grande échelle et est facilement gérable sous forme liquide à basse pression.
• Troisièmement, le prix peut être compétitif par rapport aux carburants traditionnels. Aujourd'hui déjà, le prix de production de l'ammoniac est d'environ 250 dollars la tonne. On s'attend à ce que la production d'un ammoniac vert, la production d'ammoniac nécessitant de grandes quantités d'énergie, puisse être compétitive en prix avec le reste du combustible.