能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员已开发出一种包裹在石墨烯中的金属纳米晶体混合物，可以通过增强储氢性能打开通向新型燃料电池的大门。

超薄氧化物层（氧原子以红色显示）涂层石墨烯包裹的镁纳米粒子（橙色）仍允许氢原子（蓝色）用于储氢应用

该团队研究了石墨烯如何用作选择性屏蔽，以及在储氢方面的性能提升因素。该研究利用了一系列实验室专业知识和能力来合成和涂覆镁晶体，其尺寸仅为3-4纳米（十亿分之一米）; 用X射线研究它们的纳米级化学成分; 并开发计算机模拟和支持理论，以更好地了解晶体及其碳涂层如何共同发挥作用。

还原的氧化石墨烯（或rGO）具有纳米级孔，其允许氢通过同时保持较大的分子离开。这种碳包裹旨在防止镁（用作储氢材料）与其环境反应，包括氧气，水蒸气和二氧化碳。这种暴露可以产生厚的氧化涂层，这将防止进入的氢进入镁表面。然而，该研究表明，在制备过程中，晶体上确实形成了原子级薄的氧化层。令人惊讶的是，这种氧化层似乎不会降低材料的性能。

该研究的主要作者表示“大多数人都会怀疑氧化层是储氢的坏消息，在这种情况下可能不是这样。没有这种氧化物层，还原的氧化石墨烯将与镁具有相当弱的相互作用，但是对于氧化物层，碳 - 镁结合似乎更强。这是一个好处，最终增强碳涂层提供的保护。似乎没有任何不利因素“。

研究人员指出，目前这一代氢燃料汽车使用压缩氢气为其燃料电池发动机提供动力。“这需要笨重的重型圆柱形罐，这限制了这种汽车的驱动效率”，并且纳米晶体提供了通过将氢存储在其他材料中来消除这些庞大的罐的一种可能性。

为解释实验数据而开发的模型表明，在晶体周围形成的氧化层是原子级薄的并且随着时间的推移是稳定的，这表明氧化不会进行。

虽然许多模拟基于具有清洁表面的非常纯的材料，但该团队表示，在这种情况下，模拟旨在更能代表纳米晶体的真实世界缺陷。在实验和模拟中，下一步是使用对于真实世界的氢存储应用更理想的材料，例如复合金属氢化物（氢 - 金属化合物），其也将包裹在石墨烯的保护片中。研究人员说：“通过使用复杂的金属氢化物，你可以获得本质上更高的储氢能力，我们的目标是在合理的温度和压力下实现氢的吸收和释放。”

其中一些复杂的金属氢化物材料模拟起来非常耗时，研究团队计划使用伯克利实验室国家能源研究科学计算中心（NERSC）的超级计算机进行这项工作。