Λόγω των πλούσιων λειτουργικών ομάδων που περιέχουν οξυγόνο και της υψηλής αντιδραστικότητας, το οξείδιο του γραφενίου μπορεί να καλύψει τις ανάγκες περισσότερων ενεργών τοποθεσιών και την καλή συμβατότητα διεπιφανειών σε πεδία εφαρμογών όπως η κατάλυση, τα νανοσύνθετα και η αποθήκευση ενέργειας.

Μελέτες διαπίστωσαν ότι το GO παρουσιάζει καλή απόδοση κύκλου όταν χρησιμοποιείται ως ηλεκτρόδιο υλικά σε μπαταρίες ιόντων Na-. Τα άτομα H και O στο οξείδιο του γραφενίου μπορούν αποτελεσματικά να αποτρέψουν την επανατοποθέτηση των φύλλων, καθιστώντας την απόσταση των φύλλων αρκετά μεγάλη ώστε να επιτρέπει την ταχεία παρεμβολή και εκχύλιση ιόντων νατρίου. Χρησιμοποιείται ως υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου της μπαταρίας ιόντων νατρίου και διαπιστώθηκε ότι οι χρόνοι φόρτισης και εκφόρτισης μπορεί να υπερβούν τις 1000 φορές σε κάποιο είδος ηλεκτρολύτη.