研究表明，石墨烯过滤器可能大幅度的胜过其他的海水淡化技术。通过精确控制多孔石墨烯的孔径并向其中添加其他材料的方法，改变石墨烯小孔边缘的性质，使其能够排斥或吸引水分子。这样这种特制的石墨烯就如同筛子一样能快速地滤掉海水中的盐，而只留下水分子。海水淡化工艺的关键是非常精确地控制石墨烯孔洞的大小。
新加坡南洋理工大学研发出了一个以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件，可望透过其特殊结构，让感光元件感光能力比起传统CMOS或CCD要好上1,000倍，而且损耗的能源也仅需原本的1/10。与许多新的感光元件技术相同，这项技术初期将率先被应用在监视器与卫星影像领域之中。
中国科学院上海分院的科学家发现石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长超级有效，而且不会伤害到人体细胞。假若石墨烯氧化物对其他细菌也具有抗菌性，则可能找到一系列新的应用，像自动除去气味的鞋子，或保存食品新鲜的包装。
由于石墨烯的可修改化学功能、大接触面积、原子尺吋厚度、分子闸极结构等等特色，应用于细菌侦测与诊断器件，石墨烯是个很优良的选择。科学家希望能够发展出一种快速且便宜的快速电子DNA定序科技。它们认为石墨烯是一种具有这潜能的材料。基本而言，他们想要用石墨烯制成一个尺寸大约为DNA宽度的纳米洞，让DNA分子游过这纳米洞。由于DNA的四个碱基（A、C、G、T）会对于石墨烯的电导率有不同的影响，只要测量DNA分子通过时产生的微小电压差异，就可以知道到底是哪一个碱基正在游过纳米洞。
作为有机太阳能电池 (OPV电池的重要材料，石墨烯/聚合物片材已被生产，大小范围在150平方厘米。这有可能运行能覆盖广泛的地区的廉价太阳能电池。2010年，首次构建了石墨烯与硅结合的新型太阳能电池。在这种简易的石墨烯/硅模型中，石墨烯不仅可以作为透明导电薄膜，还可以界面处分离光生载流子。这种可以与传统硅材料结合的结构，为推动基于石墨烯的光伏器件开辟了新的研究方向。
由于石墨烯具有特高的表面面积对质量比例，石墨烯可以用于超级电容器的导电电极。科学家认为这种超级电容器的储存能量密度会大于现有的电容器。由于良好的导电性和巨大的比表面积，石墨烯可在锂离子电池中有广泛的应用：可直接作为锂离子电池负极，也可与SnO2、Si等材料复合作为锂离子电池的负极。石墨烯的修饰可有效缩短锂离子电池的充电时间并增加锂离子电池的功率密度。