石墨烯最早在2004年被英国曼彻斯特大学的两位物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫安成功地用微机械剥离法从石墨中分离出来，他们在2010年共同凭借这一发现获得了诺贝尔物理学奖，自此，石墨烯走入大众视野。

　　据了解，石墨烯是迄今为止自然界中最强的二维材料，它的结构是对称的六边形，能够在受到外力冲击时通过改变形状来维持稳定；石墨烯的强度为普通钢材的十倍以上，一平方米的石墨烯吊床仅中0.77毫克，并且能够承受四公斤的重量；不仅如此，石墨烯中有独特的线性电子能带结构使得它拥有佳的导电性和透光性，石墨烯传导的电子是无质量的狄拉克费米子，它在石墨烯中迁移速度超快，几乎没有运动阻力；此外，石墨烯的导热性优于碳纳米管和金刚石，拥有良好的导电性。

　　石墨烯被发现的时间虽然不长，但它却凭借着高强度、高导电性、高导热性等优异的性能，被誉为“改变21世纪的材料”，在各个行业之中大展拳脚，成为材料家族中一颗冉冉升起的“新星”。

　　膜电极组件是燃料电池的“心脏”，由质子交换膜、气体扩散层和催化剂组成，石墨烯凭借其超高的强度、超强的韧性、超轻的质量和超高的透光率在氢燃料电池领域可得到极大的发

　　催化剂可以决定氢燃料电池的寿命和放电性能，传统的燃料电池催化剂之一是铂，但因其研究成本相对较高，且存在着活性不足、耐久性查等问题，科学家一直在努力寻找能够代替铂的材料。石墨烯凭借其优异的性能“闯”入了能源电池的研究领域，成为热点。

　　研究发现，将石墨烯自身可以作为一种无金属催化剂，在表面修饰后能够增加负载金属纳米粒子的锚定位点，是一种良好的非铂系金属催化剂载体。日本东北大学的研究员已经成功利用石墨烯作为铂的替代催化剂，此研究大大降低了氢燃料电池的成本；英国莱斯大学的教授利用钌纳米粒子附着到石墨烯表面上，结果表明性其能与传统铂相当，这两项研究如果应用于市场，将会提升氢燃料的性能并降低氢燃料电池的成本。

　　在燃料电池中，支撑催化剂层和收集电流的结构是气体扩散层，优异的排水性、透气性和导电性是气体扩散层研究的方向。石墨烯作为已知发现的新材料里导电性好的材料，也被应用于氢燃料电池的气体扩散层领域。浙江大学高超教授课题组与英国Northumbria University的Terence Liu博士课题组合作，利用石墨烯气凝胶代替传统燃料电池中的气体扩散层，此举将燃料电池的功率质量提升了3倍，并减轻了燃料电池的质量。

　　质子交换膜在概念上是将氢燃料电池中氢气与氧气完全分隔开只允许质子通过的材料，但目前的质子交换膜还达不到装的要求，石墨烯薄片理论上是非常合适的质子交换膜材料，如果能够被应用，那必将从根本上提升燃料电池的性能。