Zbog bogatih funkcionalnih grupa koje sadrže kisik i visoke reaktivnosti, grafen oksid može zadovoljiti potrebe aktivnijih mjesta i dobru međufaznu kompatibilnost u poljima primjene kao što su kataliza, nanokompoziti i skladištenje energije.

Studije su otkrile da GO pokazuje dobre performanse ciklusa kada se koristi kao materijal elektrode u Na-ion baterijama. H i O atomi u grafenskom oksidu mogu efikasno spriječiti ponovno slaganje listova, čineći razmak listova dovoljno velikim da omogući brzu interkalaciju i ekstrakcija jona natrijuma. Koristi se kao materijal negativne elektrode natrijum jonske baterije, a utvrđeno je da vremena punjenja i pražnjenja mogu premašiti 1000 puta u nekoj vrsti elektrolita.