En este estudio, se evaluaron electrodos de grafito, grafeno y grafeno tratado hidrofílicamente en una celda de combustible microbiana de doble cámara (DC-MFC). Se promovieron condiciones de libre oxígeno en las cámaras anódica y catódica. Se utilizó ácido clorhídrico a 0.1 M y pH 1.1 como catolito, además de agua desionizada en la cámara catódica. Se utilizó aguas residuales domésticas como sustrato y una membrana de intercambio de protones DuPontTM Nafion 117 como membrana. La densidad máxima de potencia de 32.07 mW·m se obtuvo utilizando electrodos de grafeno tratados hidrofílicamente y ácido clorhídrico como catolito. Esta densidad de potencia fue 1.4 veces y 32 veces mayor que la de grafeno (22.15 mW·m) y grafito (1.02 mW·m), respectivamente, bajo las mismas condiciones operativas. Además, se obtuvieron eficiencias máximas de eliminación de materia orgánica del 69.8% y 75.5% utilizando electrodos de grafeno tratados hidrofílicamente, para el catolito de ácido clorhídrico y agua desionizada, respectivamente. Por lo tanto, los resultados sugieren que el uso de grafeno tratado hidrofílicamente funcionando como electrodos en DC-MFCs, y ácido clorhídrico como catolito, favoreció la densidad de potencia cuando se degrada agua residual doméstica. Esto abre nuevas posibilidades para mejorar el rendimiento de DC-MFC a través de la selección de nuevos materiales de electrodos y catolitos adecuados.