石墨烯的卓越性能继续推动其在电力领域的应用研究。不过，有一个问题正在阻止它回归主流。
石墨烯是超越钢材，比空气轻且具有高导电性的超级材料，有望以工业革命以来从未见过的规模影响工业。自从它以现代形式（一个原子厚度 - 大约在2004年Konstantin Novoselov / Andre Geim）诞生以来，这种材料在许多领域看起来具有无限的应用潜力，包括电子学，生物工程，复合材料/涂层，膜/过滤器，也许最值得注意的是能源应用。
当涉及到能源应用时，科学家和工程师已经将这些材料用于从能量转换到储存的所有事情，包括新锂离子电池的容量和充电率。石墨烯也被用于高效太阳能设备的光伏电池，以及比目前更强大和更高效的超级电容器。
当然，这种神奇的材料正在适应锂离子电池，以提高密度和性能，更不用说提高燃料电池的催化作用来提高反应速度。在这次综述中，我们将看看过去几年中在能源行业引起的四大石墨烯驱动的进步。
1.氧化石墨烯纳米片
芝加哥伊利诺伊大学（UIC）的研究人员开发了一种可将锂金属电池推向市场的解决方案：石墨烯用于延长电池寿命并防止其着火。普通的锂金属电池可以比其锂离子电池多充10倍的电量，但由于其寿命相对较短并且易于着火，所以未被用于移动设备或电动车，因为锂会倾向于不均匀地沉积在电极。
研究人员通过开发他们所谓的“石墨烯氧化物纳米片”来克服这些问题。这些实际上被用作放置在两个电极之间的隔板，以防止锂不均匀地沉积，并允许电池充电/放电数百个循环在需要被替换之前。
2.超级电容器的生物启发式纳米结构
内华达大学的机械工程师提出了一种受树枝启发的新型电极设计，可以带来新的超级电容器，能够储存更多的能量，并且比目前市场上的任何产品都持续更长的时间。在最近一篇名为“超级电容器生物感应叶片 - 树枝状混合碳纳米结构”的论文中，工程师描述了他们的设计如何通过在隧道形碳纳米管阵列上生长石墨烯花瓣来增加电极的表面积。
这种分支结构为电极吸收储存能量的离子提供了增加的表面积，并且可以存储和产生与更重和更重的电极相同量的功率。工程师声明他们的下一个项目将是开发一个制造流程，以增加其商业应用的生物启发结构的生产。
3.用于高效储氢的白色石墨烯纳米材料
虽然氢气是最清洁的发电方式之一（以水为唯一副产品），但它在便携性，存储和安全性方面有一些缺点。它还需要专门设计的储罐来缓解这些问题。然而，赖斯大学的工程师们创造了一种方法来储存氢气，克服了这些问题，并在需要时迅速（并安全地）按需要释放氢气。
工程师的解决方案是利用“白石墨烯”纳米材料设计存储架构，这种材料被称为六方氮化硼。在它们的解决方案中，氮化硼的蜂窝状晶格结构彼此堆叠，由硼柱支撑 - 类似于石墨烯的关于原子间隔的结构。
已知氮化硼在吸收氢气方面优于石墨烯 - 它通过物理键保持氢气，使得纳米材料在储存时高度稳定。它还可以在需要时更容易地排出氢气。事实上，白石墨烯设计符合或超过美国能源部的轻型燃料电池车储存目标，并且可能在不久的将来会在电动车中找到。
4.柔性石墨烯太阳能电池
太阳能电池是一个可以从石墨烯中大大受益的领域。来自麻省理工学院的研究人员使用这种材料开发了可以安装在无数表面上的柔性透明电池，包括玻璃，塑料甚至胶带。该团队利用沉积在有机透明基材上的石墨烯电极开发了太阳能电池，并喷涂了一层薄薄的乙烯 - 乙酸乙烯酯（EVA）粘合在一起。新型太阳能电池在整个可见光光谱中表现出61％的光透过率，功率转换效率介于2.8％至4.1％之间。
大部分石墨烯在能源中心方面取得了这四类进展，并且在过去的14年中一直在发展。该材料使工程师和研究人员能够超越普通金属，实现这些突破性进展，并且每隔几个月左右就会公布更多的发展动态。
一直悬而未决的问题是，这些突破将在市场上随时可用或供商业和工业用途使用。其中一个更重要的缓解因素与石墨烯生产有关，因为高效且廉价地大量生产是具有挑战性的。虽然小规模的材料生产在那里，但大规模生产的过程仍然遥遥无期。在这个障碍通过之前，我们不可能在一段时间内看到商业或工业应用。
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