专家们认为，金属粉末将成为一种未来的燃料，用于汽车发动机等动力装置。
美国田纳西州橡树岭国家实验室的研究人员戴夫·比奇正在进行这方面的研究。他相信，铁、铝以及硼等物质可以制成燃料材料，把这些普通物质加工成极细的纳米级颗粒，其性质就会变得非常活跃，点燃它们，能够释放出巨大的能量。比奇估计，对发动机进行改造，使用一满箱的金属粉末制成的燃料电池，一辆普通的汽车可以行驶相当于汽油动力汽车距离的3倍。更佳的是，由于纳米金属燃料的燃烧方式与一般化石燃料不同，它几乎是没有污染的。这就是说，没有二氧化碳，无粉尘，无烟尘，无氮氧化物。此外，这种金属燃料电池是完全可以再充电的：只需要给用过的纳米颗粒稍稍加一点儿氢，电池就能够一次又一次地反复燃烧了。这种新燃料电池不仅可用于汽车发动机，还可以用于其它发动机或者发电站的涡轮机。
一、解除金属氧化层
火箭已经在使用金属粉末作为燃料了。例如，添加少量的铝能够为宇宙飞船的固体火箭增加额外的动力。另外，金属粉末燃料也用在火箭助飞鱼雷上。
然而，火箭发动机使用金属粉末燃料与汽车发动机使用金属粉末燃料是完全不同的情况。当铁或铝等金属粉末与空气接触的时候，它们表面形成了一层氧化层。要想点燃金属，必须先去掉这层金属氧化物，如果要使大多数金属燃烧，至少需要2000℃的热源，这个温度能够使金属氧化层蒸发，让里面有活性的金属暴露出来。这种原理适用于火箭，但是对于汽车发动机来说，就有问题了。一旦蒸发的金属氧化物开始冷却，它就凝结成固体并形成灰。对于火箭来说，高温和灰都不成问题，然而对于任何一种打算燃烧金属粉末的内燃机来说，这可是大问题。
所罗门·拉比诺夫也是橡树岭国家实验室的研究人员。早在20世纪80年代初，他曾担任乌克兰基辅一所工程研究所所长，当时，他领导的研究小组曾试图让内燃机使用微米大小的铁粉末作燃料。他们改造了一台发动机，使它可以在高温下发动。结果发现，氧化物形成的灰沉积在活塞、汽缸壁和阀门上，堵塞了发动机。由于找不到解决这个问题的方法，他们只好放弃了研究。
拉比诺夫后来移居美国，来到橡树岭国家实验室工作0 2003年，他建议戴夫·比奇和理论家鲍比·森普特一起再重新研究这个问题。这一次他们使用纳米大小的铁粉末。
在实验中他们发现，50纳米大小的铁粉末要比拉比诺夫以前使用的比较大的铁粉末容易点燃：把它们加热到250℃，即使只有一个火花，也可以点燃它们。纳米粒子容易燃烧是因为它们的表面积与体积的比很大。铁很容易与氧发生反应，如果很多铁粒子同时暴露在空气中，氧化产生足够的热可以自发地点燃铁。为了避免这种情况，在生产纳米粒子的过程中，通常给其覆盖上一层保护性氧化膜。但即使有了这样的氧化层，纳米粒子巨大的表面积也意味着，只要有很少的热量，就很容易让氧分子穿过氧化层并点燃金属。
这样，一旦纳米粒子被火花点燃，它们就会极其迅速地燃烧，温度最高可达800℃，这样的热量足以做有用功，但不会熔化合金制成的发动机。更为关键的是，不像微米级的粒子，纳米粒子不会燃烧到很热以至于蒸发或熔化，它们只是氧化，然后产生出一堆纳米颗粒氧化物。这就意味着它们不会粘在汽缸壁上，也不会阻塞发动机了。
二、控制纳米粒子的产热速度
观察燃烧后留下来的整齐的铁氧化物灰，比奇产生了一个想法：将铁氧化物变成可用的燃料可能相当容易。他利用425℃的温度通以氢气流加热燃烧过的燃料，结果，铁的氧化物粒子被还原为铁。氢与氧结合成为水。于是，纳米燃料就可以再度燃烧了。
不过，要使这种纳米粒子作为真正实用的燃料，还需要解决一个问题：纳米粒子会在一瞬间燃烧，热量在1毫秒左右散发出来。要想把这种金属燃料广泛应用在各种发动机上，产热速度不应该如此之快，因为这样的话，发动机无法应对燃料的产热。在一台内燃机中，每次燃烧的爆发都能持续5到20毫秒。如果释放热量的速度太快，则燃料燃烧的效率就不高。
于是，研究人员就采用把微小的纳米粒子加工为较大的颗粒的方法来限制其燃烧的速度。这个想法是既要限制氧气扩散到纳米粒子的速度，又要限制热量涌向纳米粒子的速度。这样就可降低热释放的速度。
研究获得了成功。比奇和同事们制造出重量为1～200毫克的单个纳米粒子簇。通过调节这些纳米粒子簇的大小、形状和密度，他们可以控制金属的燃烧速度。虽然单个的纳米粒子会在数毫秒内燃烧，而较大的纳米粒子簇却可以在500毫秒至2秒内燃烧。
三、改造普通柴油机发动机
目前，随着第一阶段的研究已经完成，该研究小组正在设计一种可以使用这种燃料运转的发动机。要把一个外部燃烧的发动机，例如给喷气飞机或坦克等车辆供能的燃气轮机以及在电站发电的发动机转变为可以利用金属燃料的发动机，肯定需要改造燃料的输送系统，但比奇认为这种改造并不会很难。他觉得当务之急是找出一种方法来收集废燃料。
纳米金属燃料也可以给斯特林发动机供能。斯特林发动机是利用汽缸中液体或气体的交替冷却或加热来移动活塞的一种高效率外燃机。斯特林发动机也可能应用在汽车上。美国国家宇航局和包括福特汽车公司在内的汽车制造厂家，已经设计试用斯特林发动机的动力车辆。但是，比奇还希望把金属燃料用在内燃机上。一台改造过的普通柴油发动机就可能使用这种纳米金属粉末做燃料。
比奇提出，使用一种空气喷气装置，既可以提供燃烧所需要的氧气，又可以把纳米金属粉末或粉末簇从储存箱注入发动机中。火花塞会触发点火，在汽缸内燃烧纳米燃料。
关于废燃料的收集，比奇的研究小组认为可以采用这样一种方法，用一个能够移动的膜把燃料罐分成两个部分，一部分放没有用过的燃料，另一部分放用过的燃料。因为铁氧化物的粉末是有磁性的，可以用电磁铁来吸取，所以，用过的燃料可以用一个过滤器来收集。当司机需要给汽车“加油”的时候，就可以到加料站把整个燃料罐换为装满新鲜纳米燃料的罐子，而用过的纳米燃料罐可以在燃料供应站充氢还原后重复使用。
四、使用金属粉末燃料的优劣
发动机使用金属粉末燃料，不会放出二氧化碳，也不会散发出有害的颗粒粉尘或氮氧化物。这些化合物通常都是在高温条件下燃烧形成的。比奇已经证明，可以通过改变纳米粒子簇的大小来把温度降低到525℃。专家们认为，利用金属粉末作燃料，目前还有许多工作等待着人们去进一步研究，诸如燃烧的温度、速度之间的平衡和发动机的效率等。
用金属粉末作汽车燃料既有利于司机也有利于环境保护。据比奇计算，一个燃料箱可以携带33升的金属燃料，它给汽车发动机提供的动力相当于50升普通汽油或柴油。
不过专家们指出，金属燃料也有其自身的缺点。根据美国科罗拉多州落基山研究所的顾问内森·格拉斯哥的说法，最主要的是重量问题，因为铁等金属的比重较大。尽管50升燃料箱中的金属燃料要比相同体积的汽油或柴油具有高得多的热能，但这样一箱燃料重达1 00公斤，重量是汽油的两倍。此外，因为燃烧过的金属氧化物始终都存放在汽车上，这也增加了处理的成本。
加拿大卡尔加里大学的物理学家戴维·基思认为，这项技术听起来是行之有效的，但要实际上把金属作为燃料还存在一些基本困难。别的不说，仅仅是太重这一点就非常不利。因此，要说终极清洁、绿色的驱动燃料，也许是非氢莫属。毕竟，每克氢所提供的能量是铁的12倍以上。
但是，比奇却不这样想，他认为金属是比氢更方便、更安全和更便携的燃料。的确，长期以来，专家们一直在努力寻找可以储存密度足够高的氢的方法，以便使它成为替代汽油的实用燃料，但是至今没有多大进展。而金属燃料因为在室温条件下相当稳定，所以很容易储存和运输。比奇说：“我们在正常环境压力下得到了固体的金属燃料，那么将它置于运输车上或储存较长时间都将不成问题。”
利用氢做汽车燃料还可能面临一个更严重的问题。由氢燃料电池燃烧产生的水通常会直接释放到大气中。一些气候学家关注的是，如果数以百万的以氢为动力的汽车都向大气中释放大量水蒸气的话，就会加速全球变暖。
金属燃料燃烧产生的氧化物利用氢来回收也会产生水蒸气。但是，这些水蒸气可以收集起来，而并不是像用氢做燃料的汽车一样直接在路上排放。甚至还可以采用电解法将其转变为氢从而被循环使用。
比奇指出，利用铝纳米颗粒作燃料，每公斤的产能是铁的4倍；而用硼作燃料则是铁的6倍。当然，由于铝、硼的价格比较昂贵，因此这类燃料的成本也要比铁高得多，例如，铝纳米燃料的成本就比铁燃料高15倍。
五、金属粉末将成为未来的燃料
目前还是研究金属燃料的早期阶段。橡树岭实验室的研究人员正在申请获准研制原型发动机。比奇小组正在进行全面分析，以了解金属燃料是否具有成本效益。同时他们也计划进行一系列的实验，以使金属颗粒大小达到最优化，以及探索在真正的发动机中对这些燃料进行包装、注入和收集的最佳方法。然而，即使他们的研究最终获得了成功，也面临一些问题：谁会去购买不知去哪里“加油”的第一辆以金属为动力的汽车呢？又有谁敢冒险在这种汽车尚未普及之前，率先投资建立这种金属燃料供应站呢？
不过专家们指出，使用金属燃料的发动机是目前种种替代燃油发动机的新尝试之一。而且不管未来的结果如何，比奇目前引人注目的设想具有一定的可行性。过去，能源巨头从煤炭，石油和天然气领域获得了亿万财富。今后，他们可能会在金属燃料领域大做文章，利用废旧金属材料发财致富。
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