驱动氧还原反应的催化剂通常由铂制成，这使得燃料电池将化学能转化为电能，铂可以抵抗电池的电荷携带电解质的酸性。但铂金价格昂贵，科学家几十年来一直寻找合适的替代品。

化学家詹姆斯·图尔说，钌-石墨烯的组合可能符合要求，他的实验室与赖斯和中国的同事一起开发了这种材料。在测试中，其性能很容易与传统的铂基合金和烧结的铁和氮掺杂石墨烯相匹敌，这是另一个竞争者。

关于这一发现的论文刊登在美国化学学会期刊ACSNano上。

“当固定在四个氮原子阵列之间时，钌通常是一种高活性催化剂，但却是传统铂金成本的十分之一，”Tour说。“由于我们使用的是单个原子位置而不是小颗粒，因此没有埋藏的原子无法反应。所有原子都可用于反应。”

Tour表示，将单个钌原子分布在一块石墨烯上，这种原子厚度的碳形式变得相当简单。它涉及将氧化石墨烯分散在溶液中，加入少量钌，然后冷冻干燥新溶液并将其变成泡沫。

在氮气和氢气的存在下，在750摄氏度(1,382华氏度)下烘烤可以减少石墨烯并将氮原子锁定在表面，从而提供钌原子可以结合的位置。

在较高和较低温度下制备的材料不是那么好，并且在适当的温度下制备但没有钌或氮的材料证明了反应的质量取决于两者的存在。

该材料在酸性介质中显示出对甲醇交叉和一氧化碳中毒的优异耐受性，这两者都降低了燃料电池的效率;这种降解是传统铂族燃料电池的一个长期问题。