Аммиак впервые попробовали использовать как топливо во время Второй мировой войны, когда бензин стал труднодоступным. Об этом напоминает Дэвид Эмберсон, доцент кафедры морских технологий Норвежского университета науки и технологий (NTNU). "Это была довольно безумная идея, потому что аммиак - очень ядовитый газ", - говорит он. Однако нехватка топлива подтолкнула инженеров к экспериментам: тогда парк бельгийских автобусов переоборудовали под аммиак, но двигателям требовалась смесь с добавлением до 40% коксового газа для стабильного горения.

Сегодня интерес к аммиаку вернулся - уже по климатическим причинам. При его использовании не образуется углекислый газ, а производить его можно с помощью возобновляемой энергии. Проблема в том, что сам по себе аммиак плохо воспламеняется. Обычно в двигателях его поджигают с помощью второго топлива - так называемые двухтопливные системы. Но такое запальное топливо (дизель, биотопливо) снова добавляет углеродные выбросы.

Команда Эмберсона исследовала, как поджечь аммиак водородом - тоже безуглеродным топливом. Водород можно получить из самого аммиака прямо на борту, но для этого нужны дополнительные устройства и энергия. Учёные искали способ обойтись минимальным количеством водорода. Результаты, опубликованные в журнале Energy & Fuels, показали: если подавать водород особым образом, достаточно всего 7-8% от общего объёма топлива.

Технически это выглядит так: небольшую порцию водорода впрыскивают в специальную камеру предварительного сгорания, где его поджигает свеча. Образовавшееся пламя, как миниатюрный огнемёт, выстреливает в основную камеру и воспламеняет аммиак. Исследователи настраивали форму и расположение сопел, а также использовали скоростную съёмку, чтобы заглянуть внутрь работающего двигателя и понять, как именно происходит горение. По словам одного из авторов работы, докторанта Дук Зуй Нгуена, важно точно рассчитать не только сколько топлива подать, но и в какой момент это сделать.

По данным Международной морской организации, судоходство даёт 11-12% всех выбросов от транспорта в мире, и к 2050 году их планируется сократить вдвое по сравнению с 2008 годом. Аммиак считается перспективным топливом для дальних рейсов: его проще хранить, чем водород, который требует очень высокого давления и взрывоопасен. Однако у аммиака есть свои ограничения: он токсичен, а при горении водорода могут образовываться опасные оксиды азота. Кроме того, технология получения водорода из аммиака на борту ещё только разрабатывается, а правила использования водорода как топлива пока не приняты.

"Аммиачные двигатели, возможно, не идеальное решение, но в некоторых областях они, скорее всего, найдут применение", - заключает Эмберсон. Он также отмечает, что пока не решены вопросы производства, доставки и заправки таким топливом, а также безопасности и влияния на срок службы двигателей. Так что речь идёт о перспективной разработке, а не о готовой технологии, которая завтра заменит дизель в морях.

Источник: Phys.org