形成三维纳米多孔材料提高储氢能力，红宝石电容碳纳米管与石墨烯层进行结合

石墨烯在储氢领域的应用氢气有望在汽车领域，甚至在其他可携带器械（如手机和笔记本）中成为一种有前景的能源。红宝石电容具备有效的储存装置，氢气的储存形态可以是气态或者液态。由于氢气与储氢材料之间的结合主要决定于微弱的范德瓦尔斯力，在常温下能储存的氢气少之又少。因此，高比表面积、合适的孔径是高储氢量的关键所在。石墨烯的高比表面积，为其在储氢领域的应用提供了可能。A. Ghosh采用化学剥离法制备了少层石墨烯样品，在低温和常温下都表现出了较高的储氢能力。在77K、1atm[插图]下，储氢能力达到1.7%（质量分数），储氢量与材料比表面积呈线性关系，据此推论，同样条件下单层石墨烯的储氢能力应达到3%（质量分数）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3%（质量分数）以上。同时，他们发现在195K、1atm下对CO储存能力高达35%（质量分数），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%（质量分数）。2008年G. K.Dimitrakakis等将碳纳米管与石墨烯层进行结合形成三维纳米多孔材料提高储氢能力。红宝石电容通过调节孔隙尺寸及比表面积，采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，在掺杂Li+的条件下理论上储氢能力高达41g H2/L，接近美国能源部2010年对汽车可逆储氢实际应用标准(45 g H2/L)，3bar[3]条件下GCMC理论模拟纯柱状石墨烯-碳纳米管三维体系，绿色小球代表H2；(b)与(a)相同条件下，GCMC理论模拟Li+掺杂的柱状石墨烯-碳纳米管三维体系，绿色小球代表H2，紫色小球代表锂原子。