华体会备用网在线讯:优异的储能材料是储能系统的核心部分，石墨烯具有超大的比表面积，在室温下传递电子的速率比普通的导电材料快得多，这为其在储能领域的应用奠定了基础。近年来人们对石墨烯在多个储能领域中的应用进行了研究，如储氢、超级电容器、锂离子电池、锂硫电池和锂-空气电池等。
在化石资源日渐减少、环境问题日益严重的今天，能源问题成为现阶段制约人类社会可持续发展的关键因素。实现可替代传统化石能源的可再生能源（如风能、太阳能等）的有效利用，是解决能源危机的重要手段。而大规模储能技术的引入将有效提高可再生能源发电的入网效率。同时，混合动力车和电动汽车的逐步市场化以及各种便携式用电装置的快速发展，均需要高效实用的电能存储系统。
优异的储能材料是储能系统的核心部分，而具有特殊结构的碳材料一直是储能材料大家族的重要成员，石墨烯是真正的表面性固体，理想的单层石墨烯具有超大的比表面积，是目前世界上最薄但也是最坚韧的纳米导电材料，其每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，这赋予石墨烯良好的导电性。在室温下石墨烯传递电子的速率比普通的导电材料快得多。这为其在储能领域的应用奠定了基础，近年来人们对它在多个化学储能领域中的应用进行了研究，如储氢、超级电容器、锂离子电池、锂硫电池和锂-空气电池等。
石墨烯在储氢领域的应用
石墨烯作为基本结构单元构成富勒烯、碳纳米管和石墨等碳材料的示意图
氢能以其资源丰富、零污染、可再生、热效率高等优点成为未来能源结构中最具发展潜力的能源载体，被誉为21世纪的绿色能源。氢能的利用需要能量密度大、能耗少、安全性高的储运技术，其中衡量储氢性能的标准主要包括质量储氢密度和体积储氢密度。此外，充放氢的速率、可逆性以及循环使用寿命等参数也同样重要。
石墨烯理论上具有2630m2/g高比表面积,决定了其具有高的储能空间,为石墨烯在储氢领域的应用提供了可能。2008年G.K.Dimitrakakis利用多尺度理论计算了石墨'烯-碳纳米管三维体系在室温条件下的储氢能力,通过调节孔隙尺寸及比表面积,在加入Li+的条件下理论上储氢能力高达41gH2/L,接近美国能源部2010年对汽车可逆储氢实际应用标准(45gH2/L)。
2009年G.Srmivas对氧化石墨'烯悬浮液进行还原处理后得到实际比表面积达640m2/g的石墨炼,其在10bar压力,77K、298K下对氢的可逆存储能力分别达到1.2wt.%和0.1wt.%,在100bar、298K下储氢能力达到0.72wt.%,明显优于现有其它碳基材料。
A.Ghosh同样采用化学剥离法制备了少层石墨烯样品,在低温和常温下同样表现出了较高的储氢能力。在77k、1atm下,储氢能力达到1.7wt.%,并且储氢量与材料比表面积成线性关系,据此推论,同样条件下单层石墨烯的储氢能力应达到3wt.%以上。当外界条件升到298K、100atm时,所制备的少层石墨烯样品储氢能力达到3wt.%以上。更为有趣的是,他们发现在195K、1atm下对CO储存能力高达35wt.%,根据第一性原理计算,同样条件下,如果采用单层石墨烯,储氢能力可达7.7%wt.%,完全满足美国能源部2010年对汽车可逆储氢实际应用标准(45gH2/L或6wt.%)。
模拟锂离子参杂3D柱状结构石墨烯吸附氢分子（绿色代表氢原子，紫色代表锂原子）
