研究表明，石墨烯過濾器可能大幅度的勝過其他的海水淡化技術。通過精確控制多孔石墨烯的孔徑并向其中添加其他材料的方法，改變石墨烯小孔邊緣的性質，使其能夠排斥或吸引水分子。這樣這種特制的石墨烯就如同篩子一樣能快速地濾掉海水中的鹽，而只留下水分子。海水淡化工藝的關鍵是非常精確地控制石墨烯孔洞的大小。
新加坡南洋理工大學研發出了一個以石墨烯作為感光元件材質的新型感光元件，可望透過其特殊結構，讓感光元件感光能力比起傳統CMOS或CCD要好上1,000倍，而且損耗的能源也僅需原本的1/10。與許多新的感光元件技術相同，這項技術初期將率先被應用在監視器與衛星影像領域之中。
中國科學院上海分院的科學家發現石墨烯氧化物對于抑制大腸桿菌的生長超級有效，而且不會傷害到人體細胞。假若石墨烯氧化物對其他細菌也具有抗菌性，則可能找到一系列新的應用，像自動除去氣味的鞋子，或保存食品新鮮的包裝。
由于石墨烯的可修改化學功能、大接觸面積、原子尺吋厚度、分子閘極結構等等特色，應用于細菌偵測與診斷器件，石墨烯是個很優良的選擇。科學家希望能夠發展出一種快速且便宜的快速電子DNA定序科技。它們認為石墨烯是一種具有這潛能的材料。基本而言，他們想要用石墨烯制成一個尺寸大約為DNA寬度的納米洞，讓DNA分子游過這納米洞。由于DNA的四個堿基（A、C、G、T）會對于石墨烯的電導率有不同的影響，只要測量DNA分子通過時產生的微小電壓差異，就可以知道到底是哪一個堿基正在游過納米洞。
作為有機太陽能電池 (OPV電池的重要材料，石墨烯/聚合物片材已被生產，大小范圍在150平方厘米。這有可能運行能覆蓋廣泛的地區的廉價太陽能電池。2010年，首次構建了石墨烯與硅結合的新型太陽能電池。在這種簡易的石墨烯/硅模型中，石墨烯不僅可以作為透明導電薄膜，還可以界面處分離光生載流子。這種可以與傳統硅材料結合的結構，為推動基于石墨烯的光伏器件開辟了新的研究方向。
由于石墨烯具有特高的表面面積對質量比例，石墨烯可以用于超級電容器的導電電極。科學家認為這種超級電容器的儲存能量密度會大于現有的電容器。由于良好的導電性和巨大的比表面積，石墨烯可在鋰離子電池中有廣泛的應用：可直接作為鋰離子電池負極，也可與SnO2、Si等材料復合作為鋰離子電池的負極。石墨烯的修飾可有效縮短鋰離子電池的充電時間并增加鋰離子電池的功率密度。