Zbog bogatih funkcionalnih skupina koje sadrže kisik i visoke reaktivnosti, grafen oksid može zadovoljiti potrebe za aktivnijim mjestima i dobrom međufaznom kompatibilnošću u područjima primjene kao što su kataliza, nanokompoziti i skladištenje energije.

Studije su otkrile da GO pokazuje dobre performanse ciklusa kada se koristi kao elektrodni materijal u Na-ionskim baterijama. Atomi H i O u grafen oksidu mogu učinkovito spriječiti ponovno slaganje listova, čineći razmak između listova dovoljno velikim da omogući brzu interkalaciju i ekstrakcija natrijevih iona. Koristi se kao materijal negativne elektrode natrijeve ionske baterije, a utvrđeno je da vrijeme punjenja i pražnjenja može premašiti 1000 puta u nekoj vrsti elektrolita.