Um dos primeiros usos de NH3 líquido como combustível para ônibus foi na Bélgica em 1943. Emeric Kroch desenvolveu esses motores híbridos de amônia e gás de carvão para manter o transporte público funcionando, apesar da extrema escassez de diesel durante a Segunda Guerra Mundial.

O avião-foguete X-15 quebrou recordes de velocidade e altitude na década de 1960, movido a NH3.

No verão de 2007, este veículo NH3 percorreu os Estados Unidos, de Detroit a São Francisco, movido a uma mistura de amônia e gasolina.

A amônia, à temperatura ambiente, é um gás incolor com odor muito pungente e nauseabundo. Ocorre naturalmente pela decomposição da matéria orgânica e também é fabricado industrialmente. É facilmente solúvel e evapora rapidamente. A amônia é composta de nitrogênio e hidrogênio, com a fórmula química NH3

De fato, a amônia já é tóxica em baixas concentrações, quando queimada produz NOx (mas já existe tecnologia para reduzir essas emissões) e precisa de um “combustível piloto” pois não é facilmente inflamável.

Mais de 180 milhões de toneladas de amônia são produzidas a cada ano. Por mais de 100 anos, desde a introdução do processo Haber-Bosch, a amônia tem sido utilizada como fertilizante para a indústria alimentícia, como matéria-prima e refrigerante para vários processos industriais, como combustível no setor aeroespacial e como agente redutor em processos de fabricação redução de óxidos de nitrogênio. Isto significa que estão disponíveis infraestruturas consolidadas para o transporte e armazenamento desta substância.

A amônia é um gás acre e incolor. Ele pode ser facilmente liquefeito devido a fortes ligações de hidrogênio e, portanto, facilmente transportado em recipientes isolados termicamente. Além disso, a amônia se liquefaz a pressões muito baixas (0,8 MPa), que são inferiores às do hidrogênio (até 70 MPa). Também pode ser liquefeito a -33ºC.

Diferentes combustíveis podem ser misturados com amônia para ciclo Otto, ou gasolina, e ciclo Carnot, ou motores a diesel, para facilitar a combustão. A figura a seguir mostra as categorias de misturas de combustível possíveis para uso em diferentes tecnologias de propulsão, como células de combustível, motores a gasolina ("Spark Ignition") e motores a diesel ("Compression Ignition").

AMÔNIA EM MOTORES DIESEL

MONOCOMBUSTÍVEL

O uso exclusivo de amônia como combustível em um motor de combustão interna não é possível devido às altas taxas de compressão necessárias para ignição/combustão. Taxas de compressão muito altas, de até 35:1, são necessárias para usar amônia como combustível em motores de combustão interna. A amônia líquida usada em motores de combustão interna não entra em combustão com taxas de compressão de até 30:1. Um motor diesel padrão funciona com uma taxa de compressão de 15 a 17:1

BICOMBUSTÍVEL

O teor de amônia de até 95% era viável com apenas 5% de diesel com um motor John Deere. Mas a mistura ideal é 40% de diesel - 60% de amônia, pois uma quantidade maior de diesel limitaria a inflamabilidade da amônia.

Um motor testado com biodiesel e amônia como combustível funciona da mesma forma que um com diesel e amônia com as mesmas características de desempenho. Mas as características de desempenho diferem quando o éter dimetílico (DME) é usado com amônia como combustível, sendo viável um teor de amônia de até 80%.

AMÔNIA EM MOTORES A GASOLINA

MONOCOMBUSTÍVEL

A combustão de amônia em um motor de ignição por centelha pode ser facilitada com uma câmara de combustão mais compacta e velas de ignição mais longas para superar a relutância da amônia em queimar.

BICOMBUSTÍVEL

A gasolina como promotor de combustão requer uma taxa de compressão de 10:1 para operação ideal com 30% de gasolina.

A amônia líquida reduziria a temperatura no cilindro e, assim, dificultaria a turbulência subsequente, o que levaria a uma combustão prejudicada e falhas de ignição. Por esta razão, a amônia gasosa é injetada diretamente e seria mais facilmente utilizável, enquanto a gasolina é injetada para melhorar a combustão. A marcha lenta requer 100% de gasolina, mas pode ser reduzida para 20% em condições de funcionamento.

CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL DE AMÔNIA

Teoricamente, as células a combustível de óxido sólido poderiam ser usadas diretamente com amônia, economizando as altas pressões necessárias para o mesmo uso com hidrogênio, porém, devido às altas temperaturas que essas células a combustível atingem, acima de 500ºC, elas o tornam inviável para uso rodoviário, embora possa ser aplicado no transporte marítimo.

Por outro lado, existe a possibilidade que já está sendo explorada por várias empresas de usar amônia como vetor para armazenamento de hidrogênio. Para isso, a amônia é separada em hidrogênio e nitrogênio por meio de um cracker e, em seguida, o H2 é utilizado em uma célula a combustível de hidrogênio para produzir eletricidade que será utilizada para movimentar o veículo.

Basicamente, as vantagens de usar amônia seriam três:

• Em primeiro lugar, NÃO é emitido CO2. Sendo um elemento sem carbono, a reação para produzir dióxido de carbono não pode ser produzida quimicamente.
• Segundo, facilidade de uso. Por um lado, a amônia já é o produto químico mais utilizado no planeta, é produzida em larga escala e facilmente administrável na forma líquida a baixas pressões.
• Em terceiro lugar, o preço pode ser competitivo com os combustíveis tradicionais. Já hoje o preço de produção da amônia gira em torno de 250 dólares a tonelada. Espera-se que a produção de amônia verde, a produção de amônia requer grandes quantidades de energia, possa ser competitiva em preço com o restante do combustível.