近年来的实验已经证实，即使没有晶格缺陷，石墨烯单分子对热质子的传输也非常通透。研究发现，通过石墨烯的质子传输过程是能量相对较低的，约为0.8eV的能量势垒热激活的。对氢同位素氘的进一步测量表明，这种势垒实际上比测量的活化能要高0.2eV，因为在实验中使用的质子传导介质中，质子的初始状态被氧键的零点振荡提升了。石墨烯屏障的最终值比理想石墨烯的理论值低(至少30%)，这引发了一场关于质子渗透的精确微观机制的争论。例如，最近有人提出，石墨烯的氢化可能是这一过程中的另一种要素。独立于相关机制的基本原理，石墨烯膜的高质子导电性结合其对其他原子和分子的不透性，表明它们在各种应用中的可能性，包括燃料电池技术和氢同位素分离。例如，有人认为，基于化学气相沉积石墨烯的大规模生产薄膜是可以极大地提高效率，降低重水生产的成本的。
近日，来自英国曼彻斯特大学的Marcelo Lozada-Hidalgo教授和Andre K. Geim教授等人在Nature Nanotechnology上发表文章，题为Giant photoeffect in proton transport through graphene membranes。研究人员报告说，通过用可见光照射，Pt纳米粒子修饰的石墨烯可以增强质子的传输能力。利用电子测量和质谱分析，研究人员发现~104 A W-1的光响应度，这就意味着每个光子在微秒范围内可以转化为104个质子。这些特性与可以基于硅和二维材料的电子传输的光电探测器相媲美。光质子效应对石墨烯在燃料电池和氢同位素分离中的应用很重要。研究人员发现其也可能对其他的应用产生作用，例如光诱导水分解，光催化和新的光电探测器。
