Een van de eerste toepassingen van vloeibare NH3 als busbrandstof was in België in 1943. Emeric Kroch ontwikkelde deze hybride ammoniak- en kolengasmotoren om het openbaar vervoer draaiende te houden ondanks extreme dieseltekorten tijdens de Tweede Wereldoorlog.

Het X-15-raketvliegtuig brak in de jaren zestig snelheids- en hoogterecords, aangedreven door NH3.

In de zomer van 2007 toerde dit NH3-voertuig door de Verenigde Staten, van Detroit tot San Francisco, aangedreven door een mengsel van ammoniak en benzine.

Ammoniak is bij kamertemperatuur een kleurloos gas met een zeer penetrante en misselijkmakende geur. Het komt van nature voor door afbraak van organisch materiaal en wordt ook industrieel vervaardigd. Het is gemakkelijk oplosbaar en verdampt snel. Ammoniak bestaat uit stikstof en waterstof, met de chemische formule NH3

In feite is ammoniak al giftig bij lage concentraties, bij verbranding produceert het NOx (maar de technologie bestaat al om deze emissies te verminderen) en heeft het een "pilootbrandstof" nodig omdat het niet gemakkelijk ontvlambaar is.

Jaarlijks wordt meer dan 180 miljoen ton ammoniak geproduceerd. Al meer dan 100 jaar, sinds de introductie van het Haber-Bosch-proces, wordt ammoniak gebruikt als meststof voor de voedingsmiddelenindustrie, als grondstof en koelmiddel voor diverse industriële processen, als brandstof in de lucht- en ruimtevaartsector en als reductiemiddel in fabricageprocessen reductie van stikstofoxiden. Dit betekent dat geconsolideerde infrastructuren beschikbaar zijn voor het transport en de opslag van deze stof.

Ammoniak is een bijtend, kleurloos gas. Het kan gemakkelijk vloeibaar worden gemaakt door sterke waterstofbruggen en daarom gemakkelijk worden vervoerd in thermisch geïsoleerde containers. Bovendien wordt ammoniak vloeibaar bij zeer lage drukken (0,8 MPa), wat lager is dan die van waterstof (tot 70 MPa). Het kan ook vloeibaar worden gemaakt bij -33ºC.

Verschillende brandstoffen kunnen worden gemengd met ammoniak voor Otto-cyclus, of benzine-, en carnot-cyclus, of dieselmotoren, om de verbranding te vergemakkelijken. De volgende afbeelding toont de categorieën van mogelijke brandstofmengsels voor gebruik in verschillende voortstuwingstechnologieën, zoals brandstofcellen, benzinemotoren ("Spark Ignition") en dieselmotoren ("Compression Ignition").

AMMONIAK IN DIESELMOTOREN

MONOFUEL

Het exclusieve gebruik van ammoniak als brandstof in een verbrandingsmotor is niet mogelijk vanwege de hoge compressieverhoudingen die nodig zijn voor ontsteking/verbranding. Zeer hoge compressieverhoudingen, tot 35:1, zijn nodig om ammoniak als brandstof in verbrandingsmotoren te gebruiken. Vloeibare ammoniak die in verbrandingsmotoren wordt gebruikt, ontbrandt niet met compressieverhoudingen tot 30:1. Een standaard dieselmotor loopt met een compressieverhouding van 15 tot 17:1

DUALFUEL

Ammoniakgehalte tot 95% was haalbaar met slechts 5% diesel met een John Deere motor. Maar het optimale mengsel is 40% diesel - 60% ammoniak, aangezien een grotere hoeveelheid diesel de ontvlambaarheid van ammoniak zou beperken.

Een motor getest met biodiesel en ammoniak als brandstof presteert op dezelfde manier als een motor met diesel en ammoniak met dezelfde prestatiekenmerken. Maar de prestatiekenmerken verschillen wanneer dimethylether (DME) wordt gebruikt met ammoniak als brandstof, waarbij een ammoniakgehalte tot 80% haalbaar is.

AMMONIAK IN BENZINEMOTOREN

MONOFUEL

De verbranding van ammoniak in een motor met vonkontsteking kan worden vergemakkelijkt met een compactere verbrandingskamer en langere bougies om de onwil van ammoniak om te verbranden te overwinnen.

DUALFUEL

Benzine als verbrandingsbevorderaar vereist een compressieverhouding van 10:1 voor een optimale werking bij een benzinegehalte van 30%.

Vloeibare ammoniak zou de temperatuur in de cilinder verlagen en zo de daaropvolgende turbulentie bemoeilijken, wat zou leiden tot verminderde verbranding en overslaan. Om deze reden wordt gasvormige ammoniak direct ingespoten en zou gemakkelijker bruikbaar zijn, terwijl benzine wordt ingespoten om de verbranding te verbeteren. Stationair draaien vereist 100% benzine, maar kan onder bedrijfsomstandigheden worden teruggebracht tot 20%.

AMMONIA BRANDSTOFCELLEN

Theoretisch zouden brandstofcellen met vaste oxiden direct kunnen worden gebruikt met ammoniak, waardoor de hoge drukken worden bespaard die nodig zijn voor hetzelfde gebruik met waterstof, maar vanwege de hoge temperaturen die deze brandstofcellen bereiken, meer dan 500ºC, is dit onhaalbaar voor gebruik op de weg, hoewel het zou kunnen worden toegepast in het zeevervoer.

Anderzijds is er de mogelijkheid die al door verschillende bedrijven wordt verkend om ammoniak in te zetten als vector voor waterstofopslag. Hiervoor wordt de ammoniak door middel van een kraker gescheiden in waterstof en stikstof, waarna de H2 in een waterstofbrandstofcel wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken die wordt gebruikt om het voertuig te verplaatsen.

Kortom, de voordelen van het gebruik van ammoniak zouden drie zijn:

• Allereerst wordt er GEEN CO2 uitgestoten. Omdat het een element is zonder koolstof, kan de reactie om koolstofdioxide te produceren niet chemisch worden geproduceerd.
• Ten tweede, gebruiksgemak. Enerzijds is ammoniak al de meest gebruikte chemische stof ter wereld, wordt het op grote schaal geproduceerd en is het in vloeibare vorm goed hanteerbaar bij lage druk.
• Ten derde kan de prijs concurrerend zijn met traditionele brandstoffen. Nu al ligt de productieprijs van ammoniak rond de 250 dollar per ton. De verwachting is dat de productie van een groene ammoniak, de productie van ammoniak vergt veel energie, qua prijs kan concurreren met de rest van de brandstof.