Vďaka bohatým funkčným skupinám obsahujúcim kyslík a vysokej reaktivite môže oxid grafénu uspokojiť potreby aktívnejších miest a dobrú medzifázovú kompatibilitu v aplikačných oblastiach, ako je katalýza, nanokompozity a skladovanie energie.

Štúdie zistili, že GO vykazuje dobrý cyklický výkon, keď sa používa ako elektródový materiál v Na-iónových batériách. Atómy H a O v oxide grafénu môžu účinne zabrániť opätovnému naskladaniu listov, vďaka čomu sú rozostupy listov dostatočne veľké, aby umožnili rýchlu interkaláciu a extrakcia sodných iónov. Používa sa ako materiál zápornej elektródy sodíkovej iónovej batérie a zistilo sa, že časy nabíjania a vybíjania môžu v niektorom druhu elektrolytu presiahnuť 1000-krát.