Jedno z prvých použití kvapalného NH3 ako paliva autobusov bolo v Belgicku v roku 1943. Emeric Kroch vyvinul tieto hybridné motory na amoniak a uhoľný plyn, aby udržal verejnú dopravu v prevádzke napriek extrémnemu nedostatku nafty počas druhej svetovej vojny.

Raketové lietadlo X-15 prekonalo v 60. rokoch 20. storočia rekordy v rýchlosti a výške, poháňané NH3.

V lete 2007 toto vozidlo NH3 cestovalo po Spojených štátoch, od Detroitu po San Francisco, poháňané zmesou čpavku a benzínu.

Amoniak je pri izbovej teplote bezfarebný plyn s veľmi štipľavým a nepríjemným zápachom. Prirodzene vzniká rozkladom organickej hmoty a vyrába sa aj priemyselne. Je ľahko rozpustný a rýchlo sa odparuje. Amoniak sa skladá z dusíka a vodíka s chemickým vzorcom NH3

V skutočnosti je amoniak už pri nízkych koncentráciách jedovatý, pri spaľovaní produkuje NOx (ale technológia na zníženie týchto emisií už existuje) a potrebuje „pilotné palivo“, pretože nie je ľahko zápalné.

Každý rok sa vyprodukuje viac ako 180 miliónov ton amoniaku. Už viac ako 100 rokov, od zavedenia Haber-Boschovho procesu, sa čpavok používa ako hnojivo pre potravinársky priemysel, ako surovina a chladivo pre rôzne priemyselné procesy, ako palivo v leteckom a kozmickom sektore a ako redukčné činidlo vo výrobných procesoch.redukcia oxidov dusíka. To znamená, že na prepravu a skladovanie tejto látky sú k dispozícii konsolidované infraštruktúry.

Amoniak je štipľavý, bezfarebný plyn. Vďaka silným vodíkovým väzbám sa dá ľahko skvapalniť, a preto sa ľahko prepravuje v tepelne izolovaných nádobách. Okrem toho amoniak skvapalňuje pri veľmi nízkom tlaku (0,8 MPa), ktorý je nižší ako tlak vodíka (do 70 MPa). Dá sa skvapalniť aj pri -33ºC.

Rôzne palivá môžu byť zmiešané s čpavkom pre Ottov cyklus alebo benzín, Carnotov cyklus alebo dieselové motory, aby sa uľahčilo spaľovanie. Nasledujúci obrázok znázorňuje kategórie možných palivových zmesí na použitie v rôznych technológiách pohonu, ako sú palivové články, benzínové motory ("zážihové zapaľovanie") a naftové motory ("kompresné zapaľovanie").

Čpavok v dieselových motoroch

JEDNOPALIVO

Výhradné použitie amoniaku ako paliva v spaľovacom motore nie je možné kvôli vysokým kompresným pomerom potrebným na zapálenie/spaľovanie. Na použitie amoniaku ako paliva v spaľovacích motoroch sú potrebné veľmi vysoké kompresné pomery, až 35:1. Kvapalný amoniak používaný v spaľovacích motoroch nespaľuje s kompresným pomerom do 30:1. Štandardný naftový motor beží s kompresným pomerom 15 až 17:1

DUALFUEL

Obsah amoniaku až 95 % bol dosiahnuteľný len s 5 % nafty s motorom John Deere. Ale optimálna zmes je 40% nafta - 60% čpavok, keďže vyššie množstvo nafty by obmedzovalo horľavosť čpavku.

Motor testovaný s bionaftou a čpavkom ako palivom funguje rovnako ako motor s naftou a čpavkom s rovnakými výkonnostnými charakteristikami. Ale výkonové charakteristiky sa líšia, keď sa používa dimetyléter (DME) s amoniakom ako palivom, pričom obsah amoniaku je možný až do 80 %.

AMONNÍK V BENZÍNOVÝCH MOTOROCH

JEDNOPALIVO

Spaľovanie čpavku v zážihovom motore možno uľahčiť kompaktnejšou spaľovacou komorou a dlhšími zapaľovacími sviečkami, aby sa prekonala nechuť čpavku horieť.

DUALFUEL

Benzín ako promótor horenia vyžaduje pre optimálnu prevádzku pri 30% obsahu benzínu kompresný pomer 10:1.

Kvapalný čpavok by znížil teplotu vo valci a sťažil by tak následné turbulencie, ktoré by viedli k zhoršenému spaľovaniu a vynechávaniu zapaľovania. Z tohto dôvodu sa plynný amoniak priamo vstrekuje a bol by ľahšie použiteľný, zatiaľ čo benzín sa vstrekuje na zlepšenie spaľovania. Voľnobeh vyžaduje 100 % benzínu, ale v prevádzkových podmienkach sa dá znížiť na 20 %.

PALIVOVÉ ČLÁNKY AMONIAKU

Teoreticky by sa palivové články s pevným oxidom mohli používať priamo s amoniakom, čím by sa ušetrili vysoké tlaky potrebné na rovnaké použitie s vodíkom, avšak vzhľadom na vysoké teploty, ktoré tieto palivové články dosahujú, viac ako 500 °C, je to pre nich nemožné. použitie na ceste, hoci by sa mohol uplatniť v námornej doprave.

Na druhej strane je tu možnosť, ktorú už skúmajú rôzne spoločnosti, ako využiť čpavok ako vektor na skladovanie vodíka. Na tento účel sa amoniak rozdelí na vodík a dusík pomocou krakovacej jednotky a potom sa H2 použije vo vodíkovom palivovom článku na výrobu elektriny, ktorá sa použije na pohyb vozidla.

Výhody používania amoniaku by boli v zásade tri:

• V prvom rade sa nevypúšťa žiadny CO2. Keďže ide o prvok bez uhlíka, reakciu na vznik oxidu uhličitého nemožno vyrobiť chemicky.
• Po druhé, jednoduchosť používania. Na jednej strane je amoniak už teraz najpoužívanejšou chemikáliou na planéte, vyrába sa vo veľkom a je ľahko ovládateľný v kvapalnej forme pri nízkych tlakoch.
• Po tretie, cena môže byť konkurencieschopná voči tradičným palivám. Už dnes sa výrobná cena čpavku pohybuje okolo 250 dolárov za tonu. Očakáva sa, že výroba zeleného amoniaku, výroba amoniaku vyžaduje veľké množstvo energie, by mohla byť cenovo konkurencieschopná so zvyškom paliva.