专家们认为，在不久的将来，金属粉末将成为一种“零碳”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·比奇正在进行金属燃料的研究。他相信，铁、铝以及硼等物质可以制成燃料。
把这些普通金属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。更奇妙的是，由于纳米金属燃料的燃烧方式与一般化石燃料不同，它几乎没有污染。
此外，这种金属燃料电池完全可以再充电，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，还可以用于其他发动机或者发电站的涡轮机。
金属颗粒必须是纳米级的
火箭已经在使用金属粉末作为燃料，然而，汽车发动机使用金属粉末燃料，情况却与火箭发动机完全不同。
当铁或铝等金属粉末与空气接触时，它们的表面会形成一层氧化层，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，就需要温度不低于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显露出来。
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，他在乌克兰基辅一所工程研究所担任所长时，由他领导的研究小组曾试图让内燃机使用微米级(1微米=100万分之一米)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。由于找不到解决办法，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。2003年，他和比奇等重组团队重新研究这个问题。这一次他们使用纳米级(1纳米=10亿分之一米)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℃，即使只有一星点火花，就可以点燃它们。
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，氧化产生的热量足以能将其自身点燃。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。更为重要的是，不同于微米级的粒子，纳米粒子不会燃烧到太高的温度以至于蒸发或熔化，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。
观察燃烧后留下来的铁氧化物灰，他们产生了一个想法：将铁氧化物还原成可用的燃料可能相当容易。他用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，要使这种纳米粒子真正成为能够使用的燃料，还需要解决一个问题：纳米粒子会在一瞬间燃烧，热量在1毫秒左右就全部散发出来。要想把这种金属燃料广泛应用于各种发动机上，就必须把产热速度降下来，因为产热太快的话，发动机就无法应对。
于是，研究人员就采用把微小的纳米粒子加工为较大颗粒的方法：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，这样就可降低燃烧速度了。
研究获得了成功。他们制造出重量介于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，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。
现行发动机须稍加改造
目前，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的发动机。要把一个外燃机变为可以使用金属粉末的发动机，肯定需要改造燃料的输送系统，但这种改造并不会很难，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外燃机。斯特林发动机也能应用在汽车上，美国宇航局和包括福特汽车公司在内的汽车制造厂家，已经设计了使用斯特林发动机的动力车辆。
但是，团队成员比奇还是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，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。
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在燃料供应站充氢还原后，便可再次使用。
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，把温度降低到525℃。
专家们认为，利用金属粉末作燃料，目前还有许多问题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。
氢气和金属，孰优孰劣
专家们指出，金属燃料也有其自身的缺点。
根据美国洛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100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。
因此，要论清洁、绿色的终极燃料，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，他认为金属比氢更方便、安全和便携。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。
把氢作为汽车燃料一直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。数以百万计的氢动力汽车向大气中释放水蒸气，将会加速全球变暖。
而用氢来还原金属燃料燃烧产生的氧化物，也会产生水蒸汽，但是这些水蒸汽可以收集起来，而并不像氢燃料汽车一样直接在路上排放。
。比奇还指出，利用铝纳米颗粒作燃料，每公斤的热能是铁的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。
目前，金属燃料的研究还处于早期阶段。橡树岭实验室的研究人员正在申请获准研制金属燃料发动机。同时他们也计划进行一系列实验，以使金属颗粒大小达到最优化，并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，也将面临其他一些问题：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，率先投资建设金属燃料供应站呢?
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