En av de första användningarna av flytande NH3 som bussbränsle var i Belgien 1943. Emeric Kroch utvecklade dessa hybrida ammoniak- och kolgasmotorer för att hålla kollektivtrafiken igång trots extrem dieselbrist under andra världskriget.

X-15-raketplanet slog hastighets- och höjdrekord på 1960-talet, drevet av NH3.

Sommaren 2007 turnerade detta NH3-fordon i USA, från Detroit till San Francisco, driven av en blandning av ammoniak och bensin.

Ammoniak, vid rumstemperatur, är en färglös gas med en mycket stickande och illamående lukt. Det sker naturligt genom nedbrytning av organiskt material och tillverkas även industriellt. Det är lättlösligt och avdunstar snabbt. Ammoniak består av kväve och väte, med den kemiska formeln NH3

Faktum är att ammoniak redan är giftig i låga koncentrationer, vid förbränning producerar den NOx (men tekniken finns redan för att minska dessa utsläpp) och behöver ett "pilotbränsle" då det inte är lättantändligt.

Mer än 180 miljoner ton ammoniak produceras varje år. I mer än 100 år, sedan Haber-Bosch-processen introducerades, har ammoniak använts som gödningsmedel för livsmedelsindustrin, som råvara och kylmedel för olika industriella processer, som bränsle inom flygsektorn och som en reduktionsmedel i tillverkningsprocesser reduktion av kväveoxider. Detta innebär att konsoliderad infrastruktur finns tillgänglig för transport och lagring av detta ämne.

Ammoniak är en skarp, färglös gas. Den kan lätt göras flytande tack vare starka vätebindningar och transporteras därför lätt i värmeisolerade behållare. Dessutom flyter ammoniak vid mycket låga tryck (0,8 MPa) vilket är lägre än vätgas (upp till 70 MPa). Det kan även göras flytande vid -33ºC.

Olika bränslen kan blandas med ammoniak för Otto-cykel, eller bensin, och carnot-cykel, eller dieselmotorer, för att underlätta förbränningen. Följande figur visar kategorierna av möjliga bränsleblandningar för användning i olika framdrivningstekniker, såsom bränsleceller, bensinmotorer ("Spark Ignition") och dieselmotorer ("Compression Ignition").

AMMONIAK I DIESELMOTORER

MONOBRÄNSLE

Den exklusiva användningen av ammoniak som bränsle i en förbränningsmotor är inte möjlig på grund av de höga kompressionsförhållandena som krävs för tändning/förbränning. Mycket höga kompressionsförhållanden, upp till 35:1, krävs för att använda ammoniak som bränsle i förbränningsmotorer. Flytande ammoniak som används i förbränningsmotorer förbränns inte med kompressionsförhållanden upp till 30:1. En vanlig dieselmotor körs med ett kompressionsförhållande på 15 till 17:1

DUALFUEL

Ammoniakhalt på upp till 95 % var möjligt med endast 5 % diesel med en John Deere-motor. Men den optimala blandningen är 40% diesel - 60% ammoniak, eftersom en högre mängd diesel skulle begränsa brandfarligheten hos ammoniak.

En motor testad med biodiesel och ammoniak som bränsle presterar på samma sätt som en med diesel och ammoniak med samma prestandaegenskaper. Men prestandaegenskaperna skiljer sig när dimetyleter (DME) används med ammoniak som bränsle, med en ammoniakhalt på upp till 80 % som är möjlig.

AMMONIAK I BENSINMOTORER

MONOBRÄNSLE

Förbränning av ammoniak i en gnisttändningsmotor kan underlättas med en mer kompakt förbränningskammare och längre tändstift för att övervinna ammoniakens ovilja att brinna.

DUALFUEL

Bensin som förbränningsfrämjare kräver ett kompressionsförhållande på 10:1 för optimal drift vid 30 % bensinhalt.

Flytande ammoniak skulle minska temperaturen i cylindern och därmed försvåra efterföljande turbulens, vilket skulle leda till försämrad förbränning och feltändning. Av denna anledning injiceras gasformig ammoniak direkt och skulle vara lättare att använda, medan bensin sprutas in för att förbättra förbränningen. Tomgång kräver 100 % bensin, men kan minskas till 20 % under körförhållanden.

AMMONIAK BRÄNSLECELLER

Teoretiskt sett skulle bränsleceller med fast oxid kunna användas direkt med ammoniak, vilket sparar de höga tryck som krävs för samma användning med väte, men på grund av de höga temperaturer som dessa bränsleceller når, mer än 500ºC, gör de det omöjligt för användning på väg, även om det skulle kunna tillämpas inom sjötransporter.

Å andra sidan finns det möjligheten som redan undersöks av olika företag att använda ammoniak som vektor för vätelagring. För att göra detta separeras ammoniaken till väte och kväve med hjälp av en kracker, och sedan används H2 i en vätebränslecell för att producera el som ska användas för att flytta fordonet.

I grund och botten skulle fördelarna med att använda ammoniak vara tre:

• För det första släpps NO CO2 ut. Eftersom det är ett grundämne utan kol, kan reaktionen för att producera koldioxid inte produceras kemiskt.
• För det andra, användarvänlighet. Å ena sidan är ammoniak redan den mest använda kemikalien på planeten, den produceras i stor skala och är lätthanterlig i flytande form vid låga tryck.
• För det tredje kan priset vara konkurrenskraftigt med traditionella bränslen. Redan idag är produktionspriset för ammoniak runt 250 dollar per ton. Det förväntas att produktionen av en grön ammoniak, produktionen av ammoniak kräver stora mängder energi, skulle kunna vara konkurrenskraftig i pris med resten av bränslet.