Díky bohatým funkčním skupinám obsahujícím kyslík a vysoké reaktivitě může oxid grafenu uspokojit potřeby aktivnějších míst a dobrou mezifázovou kompatibilitu v aplikačních oblastech, jako je katalýza, nanokompozity a skladování energie.

Studie zjistily, že GO vykazuje dobrou výkonnost cyklu při použití jako elektrodový materiál v Na-iontových bateriích. Atomy H a O v oxidu grafenu mohou účinně zabránit opětovnému naskládání listů, díky čemuž jsou rozestupy listů dostatečně velké, aby umožnily rychlou interkalaci a extrakce sodných iontů. Používá se jako materiál záporné elektrody sodíkové iontové baterie a bylo zjištěno, že doba nabíjení a vybíjení může u některého druhu elektrolytu překročit 1000krát.