El transporte marítimo internacional moviliza más del 80% del comercio mundial cada año y emite alrededor de mil millones de toneladas de gases de efecto invernadero. Ante el objetivo de cero emisiones netas para 2050 establecido por la Organización Marítima Internacional, el amoníaco se ha convertido en un combustible alternativo de gran interés por no contener carbono y ser fácil de licuar para su transporte. Sin embargo, defectos como su combustión lenta y difícil ignición, junto con la dificultad real de almacenar hidrógeno a temperaturas ultrabajas de -253°C o bajo compresión a alta presión, han limitado durante mucho tiempo el desarrollo de sistemas de propulsión naval de cero emisiones de carbono.
Un equipo dirigido por el profesor asociado Yang Wenming y la investigadora principal, la Dra. Zhou Xinyi, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Diseño e Ingeniería de la Universidad Nacional de Singapur, publicó en la revista Joule un concepto de motor de amoníaco-hidrógeno con reformado en cilindro. Esta solución utiliza un cilindro de un motor multicilíndrico con una mezcla rica en amoníaco, donde, bajo la alta temperatura y presión de la combustión, parte del amoníaco se descompone en hidrógeno. Luego, los gases de escape ricos en hidrógeno se recirculan a los otros cilindros, mejorando así la eficiencia de la combustión. Todo el proceso requiere un único suministro de combustible de amoníaco, sin necesidad de llevar un tanque de almacenamiento de hidrógeno separado.
Para mantener la estabilidad de la combustión, el equipo introdujo un sistema de encendido por precámara activa. La Dra. Zhou Xinyi declaró: "La integración de la tecnología de precámara activa puede ampliar el límite de mezcla rica en amoníaco en la cámara principal, aumentando la producción total de hidrógeno". Experimentos y simulaciones preliminares muestran que este método de reformado en cilindro, al tiempo que mejora la eficiencia térmica, puede reducir las emisiones de amoníaco no quemado y disminuir significativamente la generación de óxido nitroso, cuyo efecto invernadero es aproximadamente 273 veces mayor.
El profesor asociado Yang Wenming añadió: "Este concepto simplifica el sistema, sin necesidad de un reformador voluminoso, sin catalizadores costosos y con menores pérdidas de energía". La investigación también descubrió que la mejora de la eficiencia tiende a estabilizarse cuando la proporción de hidrógeno supera aproximadamente el 12% de la entrada de energía del motor. El equipo planea construir el primer prototipo de motor con recirculación de gases de reformado en cilindro con el apoyo de la Academia Marítima de Singapur, y validar esta ruta técnica para motores navales de amoníaco mediante demostraciones en laboratorio y en buques reales.