К таковым обычно относят различные спирты (метанол и этанол) и водород.
Спирты. В ряде стран, особенно располагающих обширными плантациями сахарного тростника, все в большей степени заменяют бензин на спиртсодержащее топливо.
В Бразилии, например, серийно выпускаются и широко эксплуатируются автомобили, использующие в качестве топлива чистые спирты. Их эксплуатация показала, что в выхлопных газах резко снижено содержание оксидов азота и углеводородов. Вскрылись и особенности применения таких топлив. Так, плотность метанола несколько больше плотности бензина, но его энергоемкость в 2 раза меньше. Поэтому для сохранении дальности пробега по топливу бак для метанола должен быть в 2 раза больше по объему. Важное качество метанола состоит в том, что в выхлопных газах в 2–3 раза меньше токсичных компонентов, чем при использовании бензина. Этанол имеет энергоемкость на 25–30% выше, чем метанол, и, следовательно, требует пропорционально менее вместительного топливного бака. Экологические характеристики этанола близки к метанолу.
С начала 90-х гг. XX в. на метаноле работает часть общественного транспорта Швеции. В результате снизился в 5 раз не только выброс вредных веществ, но и спектр токсичности компонентов несравненно уменьшился.
Все шире внедряются так называемые комбинированные автомобильные топлива: смеси на основе бензина и спиртов (метанола, этанола). При содержании в топливе до 10% спирта не требуется изменять конструкции двигателей внутреннего сгорания. Более того, введение спирта способствует повышению октанового числа с 88 до 94 при одновременном снижении содержания оксидов азота и углеводородов в выхлопных газах.
Водород. Весьма перспективным заменителем традиционного топлива для автомобилей является водород. Двигатель, работающий на жидком водороде, не дает никаких запахов, не выделяет таких токсичных веществ, как свинец, оксиды азота, углерода. Жидкий водород почти в десять раз легче бензина. Водородный двигатель в ряде случаев может быть примерно на 50% эффективнее бензинового, поскольку работает на обедненной смеси, имеет более высокую степень сжатия, очень небольшое опережение зажигания и полное сгорание, дает в качестве выхлопа водяной пар.
Еще в 1979 г. на выставке в японском городе Окаяма был продемонстрирован легковой автомобиль, оснащенный двухтактным ДВС, использующим в качестве горючего жидкий водород. Автомобиль был способен передвигаться со скоростью до 120 км/ч. Несколько позже на одном из международных автомобильных конкурсов первое место занял «фольксваген», для которого топливом служила водородно-кислородная смесь. Удивительно, но его выхлопные газы были чище городского воздуха, засасываемого в карбюратор.
При использовании жидкого водорода необходима установка дорогостоящих криогенных баков со специальной термоизоляцией. Вполне возможно хранение водорода в твердой фазе в составе металлогидратов, что безопаснее хранения бензина в цистернах. Также могут связывать водород при определенных условиях и интерметаллические соединения на основе редкоземельных металлов титана, железа и ряда других металлов.
В Институте водородной энергетики и плазменных технологий (Россия) разработана принципиально новая схема водородного автомобиля. Окисление происходит не в двигателе внутреннего сгорания, а в электрохимическом генераторе (ЭХГ), где и вырабатывается электрическая энергия, вращающая основной вал двигателя. Трансформация химической энергии водорода в электроэнергию с помощью ЭХГ позволяет это делать при температуре кипения воды, что исключает синтез оксидов азота из воздуха, неизбежно протекающий при высоких температурах в других системах. В итоге на выхлопе выделяется чистая вода.
Ученые разработали систему водородной безопасности — так называемые дожигатели, которые нейтрализуют водород при малейшей его утечке, сигнализируя водителю о неисправности.
Признается перспективным автомобиль с размещенным на его шасси химическим реактором, в котором вырабатывается водород из углеводородов. Расчеты показали, что иметь такой реактор на машине экономичнее, нежели возить это топливо в специальных баллонах.
Преградами на пути широкого внедрения водорода в качестве топлива для автомобильных двигателей является сложность получения его в достаточно больших количествах и необходимость обеспечения высокого уровня безопасности при осуществлении процесса горения водорода.
Жидкий азот. В США создан двигатель, в котором вместо бензина используется жидкий азот. Бак с охлажденным до жидкого состояния азотом соединен с испарителем, окруженным «рубашкой», в которой циркулирует воздух. Жидкий азот, попадая в испаритель, превращается вследствие быстрого повышения температуры в газ, который выходит под большим давлением из испарителя и приводит в действие электрогенератор. Вырабатываемый последним ток после выпрямления подается для питания электродвигателей, установленных на колесах. Выхлопные газы такого автомобиля состоят из чистого азота, который, естественно, не загрязняет атмосферу.