随着能源危机的爆发，各个国家和地区正在尽量减少对于石油的依赖，所以寻找可再生能源已经成为人类非常紧迫的任务。但是限制于目前的科技和应用成本，可再生能源，比如太阳能，生物能，地热能，潮汐能，等等，仅仅占据能源领域的极少部分，远远不能取代石油天然气等能源的依赖。研究表明传统能源仅有大约34%被有效利用，剩余的绝大部分以废热的形式排放到大气中，极大地增强了温室效应。如果能有效地回收这些工业废热来产生电，那么输入的能源可以得到有效的利用，而且回收废热的成本远低于目前利用其他可再生能源的成本价格见图1：

图1： 废热回收和利用其它能源的成本比较

最近，来自新加坡科技设计大学的SUTD-MIT 国际设计中心的Prof. Lay Kee Ang 和他的博士生Shijun Liang 提出由石墨烯和传统材料（例如LaB6）组成的热离子能量转换器的效率可以达到45%以上。这种能量转换器可以有效的回收利用温度在700-900K 的工业废热来发电，比如核电厂，炼钢厂，汽车尾气,玻璃厂等等。其实这种基于普通材料的装置早在80年代的时候就被前苏联和美国用在太空探测器上，但是为了可以获得约10%的转换效率，工作温度不得不限制到1500K以上。由于工作温度的限制，热离子能量转换器一直以来没有被应用到废热回收发电处理上。与传统金属或者半导体材料相比较，Prof. Ang 和他的博士生Shijun Liang发现石墨烯的热离子发射规律有别于著名的Richardson’s law。基于这种新发现的规律，他们预测基于石墨的能量转换器在废热回收发电中极大地优于热电效应转换。由于目前该研究仅仅是基于理论模型，需要进一步的实验验证来证实石墨烯在废热发电中的可行性。相关的工作已经发表在国际著名的学术期刊（Physical Review Applied）上。参见：“Electron Thermionic Emission from Graphene and a Thermionic Energy Converter” Phys. Rev. Applied 3, 014002 (2015)。

图2：基于石墨烯的能量转换器