سال‌ها است که خودروهای برقی، آینده صنعت حمل‌ونقل را ترسیم می‌کنند و در این بین، رقابت بین پیل سوختی یا باتری به‌عنوان منبع ذخیره‌سازی انرژی هرروز گسترده‌تر شده است. اما تویوتا، غول خودروساز ژاپن با رونمایی از موتور درون‌سوزی که به‌جای هیدروکربن (بنزین، گازوئیل، الکل و ...) از آمونیاک به عنوان سوخت استفاده می‌کند، راه‌حل متفاوت و درعین‌حال، دردسترس‌تری را پیشنهاد کرده است.

خیلی از کارشناسان معتقدند که باتوجه به ذخایر آب‌های آزاد زمین، تولید هیدروژن و ذخیره‌سازی آن در پیل‌های سوختی از نظر اقتصادی و اجرایی به‌صرف‌تر است، در سوی دیگر، کشورهایی مانند چین که ذخایر اصلی فلزات کمیاب و ارزشمند مورداستفاده در باتری‌ها را در اختیار دارند، به توسعه هرچه سریع‌تر و گسترده‌تر فناوری باتری دامن می‌زنند تا جهان مجبور به استفاده از فناوری باتری شود.

با این حال، قیمت بالاتر، استفاده از فلزات گران‌بهایی مانند پلاتین در پیل سوختی و عدم وجود زیرساخت‌های استخراج و توزیع هیدروژن، مانع بسیار مهمی در پذیرش فناوری پیل سوختی و هیدروژن به‌عنوان منبع تأمین انرژی خودروهای آینده به شمار می‌رود.

تویوتا، غول خودروساز ژاپن هم مانند بسیاری از دیگر خودروسازان به دنبال کاهش آلایندگی در وسایل نقلیه بوده است. جالب‌تر اینکه تویوتا در حین پژوهش روی خودروهای برقی و استفاده از فناوری‌های باتری و پیل سوختی، ایده موتور احتراقی آمونیاک‌سوز را هم دنبال کرده است.

آمونیاک از کربن استفاده نمی‌کند؛ ازاین‌رو نتیجه حاصل از احتراق فقط نیتروژن و مولکول آب است و بدین‌ترتیب تا ۹۰٪ از آلایندگی گلخانه‌ای خودروها می‌کاهد. این موتور آمونیاکی علاوه بر دارا بودن ویژگی‌های زیست‌محیطی استثنایی، مبتنی بر توسعه قابلیت‌های ساخت موجود است و در بسیاری از موارد از شبکه‌های توزیع موجود استفاده می‌کند.

موتور جدید توسعه‌یافته توسط تویوتا و GAC یک موتور ۲.۰ لیتری درون‌سوز مجهز به توربوشارژر است که به‌طور خاص برای کارکرد آمونیاک بهینه شده و آزمایش‌های اولیه، نشان داد که عملکرد پایدار و راندمان حرارتی این موتور بسیار نزدیک به سطح خودروهای بنزین‌سوز است، با این تفاوت که سطح آلایندگی بسیار کمتری دارد.

موتور آمونیاکی چگونه کار می‌کند؟

موتورهایی که مبتنی بر منبع آمونیاک هستند، به‌جای هیدروکربن‌هایی که بنزین یا گازوئیل را تشکیل می‌دهند، از آمونیاک (NH۳) به‌عنوان سوخت استفاده می‌کنند. آمونیاک ترکیبی از یک اتم نیتروژن و سه‌اتم هیدروژن است و می‌توان آن را در موتورهای جرقه‌زن دو زمانه با تغییرات کوچکی به عنوان سوخت مصرف کرد.

مکانیسم عملکرد موتور آمونیاکی و سوزاندن سوخت آمونیاک کاملاً شبیه به موتورهای بنزینی سنتی است. به همین ترتیب، مخلوط سوخت آمونیاک و اکسیژن (هوا) به محفظه احتراق وارد می‌شود، سپس فشرده می‌شود و درنهایت با جرقه شمع، می‌سوزد.

البته ویژگی‌های احتراقی آمونیاک با بنزین تفاوت دارد. آمونیاک دارای نقطه اشتعال خودبه‌خودی بالاتری است، بنابراین احتراق آن دشوارتر است و زمان سوختن آن هم نسبت به دیگر سوخت‌های رایج طولانی‌تر است. برای فعالیت مؤثر موتور در فاز گازی، استفاده از نسبت تراکم بالاتر ضروری است.

هرچند نباید فراموش کرد که در سوختن ترکیبات نیتروژن، ترکیبات خطرناک نیتروژن و اکسیژن NOx هم می‌توانند تشکیل شوند؛ اما ازآنجایی که آمونیاک فاقد کربن است، آلایندگی کربنی هم به همراه نخواهد داشت و می‌توان از آمونیاک برای موتورهای درون‌سوز استفاده کرد.

جزئیات موتور آمونیاکی تویوتا: کانسپت ۲ لیتری با قدرت ۱۲۳ کیلووات

نمونه‌های اولیه موتور آمونیاکی توانایی‌های عملکردی قابل‌مقایسه با موتورهای بنزینی نشان داده‌اند. تویوتا و GAC با آزمایش موتور ۲.۰ لیتری غیر پلاتینی به ۱۲۳ کیلووات (حدود ۱۶۵ اسب‌بخار) قدرت و ۳۰۰ نیوتن‌متر گشتاور دست یافتند.

البته توسعه این موتور در مراحل اولیه است و هنوز می‌توان کارهای بیشتری را برای بهبود سیستم انجام داد. با توجه به راندمان سوختن، نسبت تراکم و زمان‌بندی چرخه احتراق را می‌توان برای به حداکثر رساندن استخراج انرژی از آمونیاک تنظیم کرد.

چه کسی می‌داند که آیا این موتور آمونیاکی به نقطه عطف تاریخی تبدیل می‌شود که صنعت سال‌ها می‌خواست آن را رقم بزند و با برق (باتری یا پیل سوختی) پیش‌بینی شده بود. به‌هرحال این می‌تواند راه‌حلی برای به حداقل رساندن تخریب باتری، افزایش برد و کاهش زمان شارژ به حداقل سطوح باشد. درهرصورت فراموش نکنیم که تولید آن نیز باید سبز باشد تا مشکل تشدید نشود.