最常見(jiàn)的還是3D石墨烯納米泡沫材料，你可以在許多類型的電化學(xué)存儲(chǔ)媒介中找到它，包括氫罐、超級(jí)電容、能量吸著劑、以及鋰電池。
此外，它也被用于過(guò)濾、絕緣、以及海水淡化系統(tǒng)。科學(xué)家們相信，所有這些應(yīng)用都會(huì)得益于這項(xiàng)新研究，并迎來(lái)不同程度的改善。
原子氫是在石墨烯生產(chǎn)過(guò)程中的殘留物，但其在點(diǎn)存儲(chǔ)應(yīng)用中的角色則有些不太好理解。眾所周知，氫吸附劑會(huì)影響石墨烯的結(jié)構(gòu)。如果沒(méi)有氫元素?fù)诫s，它理論上就是一個(gè)不導(dǎo)電的絕緣體了。
LLNL的目標(biāo)是找到氫與石墨烯在生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)系到底如何，以及如何操縱和改進(jìn)用于存儲(chǔ)媒介的石墨烯質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)涉及了在低溫下處理石墨烯與氫，這會(huì)導(dǎo)致石墨烯被氫元素打開(kāi)一個(gè)小破孔，使鋰能夠更輕易地穿透。
在鋰離子電池中，這一改進(jìn)不僅可以提升其放電功率，也能夠增強(qiáng)其吸收能力。此外，由于鋰能夠更輕易地約束到石墨烯材料邊緣的地方，整體容量也會(huì)得到提升。
LLNL科學(xué)家Brandon Wood說(shuō)到：
我們發(fā)現(xiàn)了通過(guò)氫處理來(lái)大幅提升石墨烯納米泡沫電極材料額定容量的方法，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與詳細(xì)模擬結(jié)合之后，我們能夠跟蹤改進(jìn)這種介于缺陷和游離氫之間的微妙相互作用。這會(huì)導(dǎo)致石墨烯化學(xué)和形態(tài)學(xué)的一些細(xì)微變化，并證實(shí)對(duì)性能有著巨大且驚人的影響。
不過(guò)文章作者也指出，他們的實(shí)驗(yàn)并未回答一些關(guān)鍵問(wèn)題，比如如何優(yōu)化缺陷的密度、以及如何找到氫與石墨烯材料的最佳結(jié)合點(diǎn)，以便明確地讓鋰離子電池取得更高的能量密度。