Lin等采用从头算法在考虑化学吸附的情况下得到石墨烯的储氢量为7.7%（质量分数）。Ataca等采用第一性原理平面波法计算得到掺入Ca后，石墨烯的储氢量可达8.4%（质量分数）。Dimitmkakis等利用石墨烯和碳纳米管设计了一个三维储氢模型，如果这种材料掺入Li+（图2），其在常压下储氢能力可以达41g/L，数倍于一般碳材料。
目前，有关石墨烯储氢的实际研究结果与理论容量仍有一定距离。Chen等利用二维石墨烯片掺杂钯纳米颗粒后再混合活性炭受体，用作储氢材料。实验证明，这种材料在10MPa下储氢量为0.82%（质量分数），比不含石墨烯的钯材料提升了49%，而且此材料的吸附是高度可逆的。
石墨烯储氢性能好坏与其实际的比表面积大小和活性掺杂物等密切相关。探索不同的石墨烯制备工艺，对石墨烯进行有效掺杂/复合是以后石墨烯基储氢材料研究的重要方向。
2、石墨烯在超级电容器中的应用
超级电容器按储能机理可分为双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器通过电极与电解质之间以静电方式聚集电荷形成的双电层来储存电能，电极材料主要是碳材料（如碳纳米管、碳气凝胶等）；而赝电容电容器主要是在电极材料表面发生高度可逆的法拉第氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。赝电容电容器一般具有更大的比容量，主要电极材料为金属氧化物和导电聚合物。超级电容器功率密度大、循环寿命长、操作安全，是优秀的功率型储能系统。
超级电容器的独立支撑电极需具有较高的力学强度和大的电容。如前所述，过渡金属氧化物、导电聚合物和具有高比表面积的碳基活性材料为常用的电极材料。而如表1所示，石墨烯与其它碳材料相比，比表面积大、电导率高、化学稳定性好，这些优良的性能使石墨烯及石墨烯基材料成为超级电容器电极材料有力的竞争者。石墨烯是完全离散的单层石墨材料，其整个表面可以形成双电层，但是在形成宏观聚集体过程中，石墨烯片层之间互相杂乱叠加，使得形成有效双电层的面积减少。如果其表面可以完全释放，则将获得远高于多孔炭的比容量。在石墨烯片层叠加而形成宏观聚集体的过程中，通过控制条件使其形成的孔隙集中在2.0nm以上，有利于电解液的扩散。而且其独特的二维结构使其不需要添加剂或黏结剂就能够通过控制微观结构自组装成三维宏观结构而直接用于超级电容器。
