ท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียว (SWCNT หรือ SWNT) ล้วนประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนโครงสร้างทางเรขาคณิตถือได้ว่าเป็นชั้นเดียวของกราฟีนที่โค้งงอ และโครงสร้างจะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติดังนั้นท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวจึงมีสมบัติทางไฟฟ้า ทางกล และเชิงกลที่ดีเยี่ยมท่อนาโนคาร์บอนผนังชั้นเดียวยังมีความเสถียรทางเคมีอีกด้วย

ท่อคาร์บอนแบบผนังชั้นเดียวสามารถใช้กับตัวเก็บประจุซุปเปอร์ความจุขนาดใหญ่ได้:

ปริมาณของพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุไฟฟ้าสองชั้นถูกกำหนดโดยพื้นที่ผิวเฉพาะที่มีประสิทธิภาพของแผ่นอิเล็กโทรดของตัวเก็บประจุเนื่องจากท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวมีพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่ที่สุดและมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี อิเล็กโทรดที่เตรียมโดยท่อนาโนคาร์บอนจึงสามารถเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุไฟฟ้าสองชั้นได้อย่างมาก

ตามลักษณะโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอน มีการดูดซับทั้งของเหลวและก๊าซอย่างมีนัยสำคัญท่อนาโนคาร์บอนกักเก็บไฮโดรเจนโดยใช้ลักษณะเฉพาะของการดูดซับทางกายภาพหรือการดูดซับทางเคมีของไฮโดรเจนในวัสดุที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่และโครงสร้างรูพรุน