Una dintre primele utilizări ale NH3 lichid ca combustibil pentru autobuze a fost în Belgia în 1943. Emeric Kroch a dezvoltat aceste motoare hibride cu amoniac și cărbune pentru a menține transportul public în funcțiune, în ciuda penuriei extreme de motorină în timpul celui de-al Doilea Război Mondial.

Avionul rachetă X-15 a doborât recordurile de viteză și altitudine în anii 1960, propulsat de NH3.

În vara lui 2007, acest vehicul NH3 a făcut turul Statelor Unite, de la Detroit până la San Francisco, alimentat cu un amestec de amoniac și benzină.

Amoniacul, la temperatura camerei, este un gaz incolor cu un miros foarte înțepător și greață. Apare în mod natural prin descompunerea materiei organice și este, de asemenea, fabricat industrial. Este ușor solubil și se evaporă rapid. Amoniacul este format din azot și hidrogen, având formula chimică NH3

De fapt, amoniacul este deja toxic la concentrații scăzute, atunci când este ars produce NOx (dar tehnologia de reducere a acestor emisii există deja) și are nevoie de un „combustibil pilot”, deoarece nu este ușor de aprindere.

Peste 180 de milioane de tone de amoniac sunt produse în fiecare an. De mai bine de 100 de ani, de la introducerea procesului Haber-Bosch, amoniacul a fost folosit ca îngrășământ pentru industria alimentară, ca materie primă și lichid de răcire pentru diferite procese industriale, ca combustibil în sectorul aerospațial și ca agent reducător în procesele de fabricaţie.reducerea oxizilor de azot. Aceasta înseamnă că sunt disponibile infrastructuri consolidate pentru transportul și depozitarea acestei substanțe.

Amoniacul este un gaz acru, incolor. Poate fi ușor lichefiat datorită legăturilor puternice de hidrogen și, prin urmare, ușor de transportat în containere izolate termic. Mai mult, amoniacul se lichefiază la presiuni foarte scăzute (0,8 MPa), care este mai mică decât cea a hidrogenului (până la 70 MPa). De asemenea, poate fi lichefiat la -33ºC.

Diferiți combustibili pot fi amestecați cu amoniac pentru ciclul Otto, sau benzină, și ciclul Carnot, sau motoarele diesel, pentru a facilita arderea. Următoarea figură prezintă categoriile de posibile amestecuri de combustibil pentru utilizare în diferite tehnologii de propulsie, cum ar fi celulele de combustibil, motoarele pe benzină („Spark Ignition”) și motoarele diesel („Compression Ignition”).

AMONIAC ​​ÎN MOTOARELE DIESEL

MONOCOMBUSTIBIL

Utilizarea exclusivă a amoniacului ca combustibil într-un motor cu ardere internă nu este posibilă din cauza rapoartelor mari de compresie necesare pentru aprindere/combustie. Sunt necesare rapoarte de compresie foarte mari, de până la 35:1, pentru a utiliza amoniacul ca combustibil în motoarele cu ardere internă. Amoniacul lichid utilizat în motoarele cu ardere internă nu arde cu rapoarte de compresie de până la 30:1. Un motor diesel standard funcționează cu un raport de compresie de 15 până la 17:1

COMBUSTIBIL DUAL

Conținutul de amoniac de până la 95% a fost fezabil cu doar 5% motorină cu un motor John Deere. Dar amestecul optim este 40% motorină - 60% amoniac, deoarece o cantitate mai mare de motorină ar limita inflamabilitatea amoniacului.

Un motor testat cu biodiesel și amoniac ca combustibil funcționează în același mod ca unul cu motorină și amoniac cu aceleași caracteristici de performanță. Dar caracteristicile de performanță diferă atunci când dimetil eterul (DME) este utilizat cu amoniacul drept combustibil, cu un conținut de amoniac de până la 80% fiind fezabil.

AMONIAC ​​ÎN MOTOARELE PE BENZINĂ

MONOCOMBUSTIBIL

Arderea amoniacului într-un motor cu aprindere prin scânteie poate fi facilitată cu o cameră de ardere mai compactă și bujii mai lungi pentru a depăși reticența amoniacului de a arde.

COMBUSTIBIL DUAL

Benzina ca promotor de ardere necesită un raport de compresie de 10:1 pentru o funcționare optimă la un conținut de benzină de 30%.

Amoniacul lichid ar reduce temperatura în cilindru și, astfel, ar face mai dificilă turbulențele ulterioare, ceea ce ar duce la arderea deteriorată și la arderea greșită. Din acest motiv, amoniacul gazos este injectat direct și ar fi mai ușor de utilizat, în timp ce benzina este injectată pentru a îmbunătăți arderea. Funcționarea în gol necesită 100% benzină, dar poate fi redusă la 20% în condiții de funcționare.

PILE DE COMBUSTIBIL AMONIAC

Teoretic, pilele de combustie cu oxid solid ar putea fi folosite direct cu amoniacul, economisind presiunile mari necesare pentru aceeasi utilizare cu hidrogen, cu toate acestea, datorita temperaturilor ridicate la care ating aceste celule de combustibil, mai mult de 500 °C, acest lucru este imposibil pentru utilizarea pe drum, deși ar putea fi aplicată în transportul maritim.

Pe de altă parte, există posibilitatea, care este deja explorată de către diverse companii, de a utiliza amoniacul ca vector pentru stocarea hidrogenului. Pentru a face acest lucru, amoniacul este separat în hidrogen și azot prin intermediul unui cracker, iar apoi H2 este folosit într-o pilă de combustie cu hidrogen pentru a produce energie electrică care va fi folosită pentru deplasarea vehiculului.

Practic, avantajele utilizării amoniacului ar fi trei:

• În primul rând, NU este emis CO2. Fiind un element fără carbon, reacția de a produce dioxid de carbon nu poate fi produsă chimic.
• În al doilea rând, ușurința în utilizare. Pe de o parte, amoniacul este deja cea mai utilizată substanță chimică de pe planetă, este produs la scară largă și este ușor de gestionat sub formă lichidă la presiuni scăzute.
• În al treilea rând, prețul poate fi competitiv cu combustibilii tradiționali. Deja astăzi prețul de producție al amoniacului este de aproximativ 250 de dolari pe tonă. Este de așteptat ca producerea unui amoniac verde, producția de amoniac necesită cantități mari de energie, să poată fi competitivă ca preț cu restul combustibilului.