碱性聚合物电解质作为现代碱性氢氧燃料电池的核心组成部分，其单离子导体的特性使得“电极/碱性聚电解质”界面的性质与“电极/溶液”界面有所不同。本文使用微电极，运用循环伏安、电化学交流阻抗以及浸入法等方法，测定了电极/碱性聚电解质界面的微分电容曲线和零电荷电位。该界面的微分电容曲线呈“U”状，且存在局域极小值，该极小值所对应的电位与浸入法测得的零电荷电位数值一致。单离子导体的特性使得“电极/碱性聚电解质”界面在零电荷电位两侧表现出不同的电化学极化行为。

高效电还原CO₂（ECR）为有价值的多碳产物是解决CO₂排放问题的有效解决方案。基于卟啉的金属有机框架（MOFs）具有多孔结构和有序的活性位点，有望提高ECR生成多碳产物的选择性。本文制备了由铜-四（4-羧基）卟啉（Cu-TCPP）和Cu₂O组成的有机/无机杂化Cu-TCPP@Cu₂O电催化剂，其中TCPP在调控形貌方面起着重要作用。ECR过程中原位形成的Cu与Cu-TCPP（Cu-TCPP@Cu）结合可以抑制析氢，富集CO中间体，促进C-C偶联生成C₂产物。多孔碳（PC）负载的Cu-TCPP@Cu在PC上被还原为Cu纳米簇，同时对C₂产物具有较高的ECR活性和选择性。催化剂在-1.0 V时（相对于可逆氢电极），C₂产物法拉第效率为62.3%，部分电流密度为83.4 mA·cm^-2，是纯Cu₂O和TCPP的7.6倍和13.1倍。本论文研究了催化剂形貌和杂化结构如何提高ECR生C₂产物的选择性，为高性能ECR催化剂的设计提供了新思路。

氨（NH₃）是一种现代社会必需的化学物质。目前，工业上合成NH₃仍然采用的是Haber-Bosch过程，即以H₂和N₂为反应物在铁基催化剂的作用下于高温（400-600 ^oC）高压（20-40 Mpa）下将N₂转化为NH₃。然而，其效率只有10%-15%，同时造成大量的能源消耗，而且CO₂排放不可避免。开发构建可持续发展的清洁友好的新能源体系是解决能源危机和环境污染问题、实现碳达峰和碳中和的关键战略。半导体光（电）催化固氮可以利用绿色无污染的太阳能制取重要的基础化工原料氨，有望代替传统的化工制氨工艺，解决其能源消耗严重和环境污染的问题。本文概述了光（电）催化固氮反应及其影响因素、光催化、电催化和光电催化固氮反应实验装置与基本特征、光（电）催化固氮反应催化剂研究进展、光电催化固氮反应机理，着重论述了半导体光催化剂、光（电）催化固氮体系以及光催化固氮机理的最新进展，并对太阳能光催化固氮技术加以评述和展望。

本文研究了掺氢天然气直接内重整平管型固体氧化物电池短堆的长期稳定性和衰减机理。通过约3000小时的实测实验，结果显示，电堆的总体衰减率为2.3% kh^-1，电堆中三个金属连接板的面积比电阻分别增加了0.276 Ω·cm²、0.254 Ω·cm²和0.249 Ω·cm²，但电堆中两个电池的电压反而分别增加了3.38 mV·kh^-1和3.78 mV·kh^-1。电堆衰减主要由金属连接件表层氧化及其与阴极集流层材料反应生成SrCrO₄物质，两者共同作用增大了电池与金属连接体间的界面电阻所致。结果表明，以掺氢天然气为燃料直接内重整平管型固体氧化物燃料电池电堆具有良好的稳定性。本文工作为掺氢天然气在固体氧化物燃料电池堆中的直接内重整应用提供了理论参考与实验依据。

燃料电池的规模化应用，尚需解决燃料电池成本高、工况下寿命短，以及核心材料电催化剂依赖进口等瓶颈和卡脖子问题。重庆大学魏子栋研究团队针对燃料电池面临的关键科学与技术问题，致力于开展提升燃料电池空气电极性能及低成本化的基础科学问题研究。本综述总结了该课题组过去三十年来围绕低铂和非贵碳基材料，提升空气电极活性与耐久性的研究进展。在铂基催化剂方面，首先阐述了Pt/C阴极催化剂的失活机制；总结了通过调节铂颗粒的纳米结构、修饰催化助剂、开发新型载体材料和精确调控三相界面微环境等，降低铂用量、提升电极性能和利用率的调控机制和制备策略。在非贵碳基催化剂方面，阐述了掺杂碳基催化剂氧还原活性的调节机制和失活机理；总结了致密活性位碳基催化剂结构调控、稳定性增强策略与绿色宏量可控制备策略。综述最后对低成本、长寿命燃料电池催化层结构优化与设计原则，以及面临的挑战进行了总结和展望。

碱性电解水析氢反应作为获取绿色氢能源的重要途径具有广泛的研究意义和应用价值，但其缓慢的电极反应动力学及较高的过电位需要高效稳定的催化剂来加速反应过程。目前商用的铂（Pt）基催化剂因高昂的成本限制了其规模化应用。设计高效、低过电位的非 Pt 电催化剂仍然是一个重大挑战。钌（Ru）基催化剂因具有类 Pt 的活性氢结合能而受到广泛关注。本文以富勒醇和三聚氰胺为基体原料，与氯化钴和氯化钌在 150 °C 水热反应 24 小时，随后在氩气/氢气（5%）混合气氛下 600 °C热解处理，成功在氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）上修饰了钴钌（CoRu）纳米合金，制备了一种新型高效的 Co，Ru 双金属电催化剂。得益于 Co 和 Ru 位点之间的电子通信，所得 CoRu@N-CNTs 具有优异的电催化析氢反应活性。在 1 mol·L ^-1 氢氧化钾水溶液中达到 10 mA·cm ^-2 的电流密度，所需过电位仅为 19 mV，塔菲尔斜率为 26.19 mV·dec^-1，优于基准 Pt/C 催化剂。本研究将为高效析氢电催化剂的设计与制造开辟一条新的道路，有力推动电解水制氢技术在能源存储与转化领域的应用推广，为我国“碳达峰与碳中和”战略目标的实施蓄势赋能。

P型半导体光催化分解水是一种非常有前景的制氢方法。尽管对其反应动力学进行了很多研究并取得了不少进展，但建立其速率方程鲜见文献报道。本文采用积分电量和电化学阻抗谱等多种电化学方法研究了典型p型半导体氧化铜（CuO）光电化学分解水时光生电荷浓度、界面电荷转移速率常数及其与反应速率（光电流表示）之间的关系，力图建立其速率方程。结果表明，电极界面电荷转移速率常数与光生电荷浓度指数相关，光电流等于此速率常数乘以光生电荷浓度，反应级数（以光生电荷计）为一级，不同于常规化学反应速率方程和类似文献报道结果。这种光生电荷浓度相关的电荷转移速率常数主要是由于光生电荷在表面态中积累导致费米能级钉扎（伽伐伲电位是反应主要驱动力）和/或Frumkin行为（化学位是反应主要驱动力）引起。我们认为，该速率方程的建立对进一步研究CuO光电极析氢反应机理和设计CuO基高性能光催化剂具有指导意义。

碱性水电解制氢是现今最为成熟的水电解制氢技术。电解槽由多个电解小室组成，单个电解小室由隔膜、电极、双极板和端板等组成。现有工业的双极板流道结构为凹凸结构，通过模具冲压成型制备，制备成本高且困难。凹凸结构电解小室存在电解液流动不均匀和电流密度低的问题，进而增加了碱性水电解制氢的能耗和成本。因而，本文首先根据现有工业的凹凸双极板流道结构搭建电化学和流动模型，分析电解小室电流密度、电解液流动和气泡分布情况。模型可靠性已通过与文献实验数据对照验证。其中，电化学电流密度决定了气体产率，气体在电解液中流动反过来影响电化学反应活性比表面积和欧姆电阻。结果表明，凹凸结构电解小室凹球底部流动速度几近为零，凸球表面电解液流速较大，流道结构中存在旋涡，电解液分布不均。接着，建模优化碱性水电解槽的流道结构，比较了凹凸结构、网状、菱形和膨胀网结构电解小室电化学和流动性能。结果表明，膨胀网结构电解小室电流密度最大，为3330 A/m²，电解液流速最大，为0.507 m/s。相同电流密度下，过电位最小，能耗最低。本文对碱性水电解槽流道结构的全面理解和优化提供一定的指导意义，为大规模电解槽设计提供理论基础。

诱导经典强金属-载体相互作用（SMSI）是一种提高负载型金属催化剂性能的有效途径，这指的是载体包覆金属纳米颗粒的结构重构效应。传统的SMSI诱导方式是热还原方法，但这过程中往往伴随着会损害催化活性的金属纳米颗粒的长大过程。为了解决这一问题，本研究开发了一种温和的电化学方法来诱导SMSI，并在核壳结构CNT@SnO₂载体上负载的Pt纳米颗粒催化剂中进行了验证。高分辨透射电镜（HRTEM）和电化学测试结果证实了电化学诱导方法成功在Pt纳米颗粒表面构建了SnO_x包覆层。这种SnO_x包覆层可以保护Pt纳米颗粒在氢氧化反应（HOR）中不受CO杂质的毒害。实验显示，当H₂中混入10000 ppm浓度的CO时，E-Pt-CNT@SnO₂的HOR电流密度经过2000 s后仍能保持85%，而商用Pt/C在相同条件条件下工作300 s则完全失活。此外，SnO_x包覆层与Pt纳米颗粒之间存在电子相互作用，这导致电荷从载体迁移到Pt纳米颗粒上，并在远离界面处聚集。这种电荷转移降低了Pt对H中间体的吸附能，提高了E-Pt-CNT@SnO₂的HOR活性，催化剂的交换电流密度为1.55 A·mg_Pt^-1，是商业Pt/C的1.3倍。原位拉曼光谱和理论计算结果表明，电化学诱导SMSI的关键因素是Pt纳米颗粒对Sn-O键强度的减弱。此外，Pt纳米颗粒对载体不同区域的Sn-O键强度的弱化存在差异，其中表面Sn原子与内部O原子之间的键强度弱于Sn原子与表面O原子之间的键强度，这促进了SnO_x团簇的形成和迁移。

石墨氮化碳（g-C₃N₄）因其出色的机械和热学特性而成为一种有价值的材料，可应用于光电转换器件、有机化合物合成的加速器、燃料电池应用或电源的电解质，以及储氢物质和荧光检测器等领域。g-C₃N₄可以采用不同的方法制备，且可得到多种形态和纳米结构，如为不同用途而设计的零到三维材料。近年来关于g-C₃N₄的报道很多，但缺乏涵盖纳米结构尺寸及其性质的全面综述。本文旨在对g-C₃N₄的光催化和电催化用途提供基本和全面的了解。通过涵盖合成方法、尺寸、形貌、应用和性能，重点介绍了g-C₃N₄纳米结构设计的最新进展。除了总结之外，我们还将讨论挑战和前景。从事g-C₃N₄纳米结构相关研究及各种应用的科学家、研究人员和工程师可能会发现我们的综述论文是有用的资源。

金属有机框架（MOF）材料作为典型的半导体材料，由于其本征的较差电子导电性，严重限制了其在燃料电池电催化领域的直接应用。为此，本文提出了一种解决策略，即在MOF晶体生长过程中加入碳纳米管（CNTs），最终合成了一种具有独特的CNT穿插在MOF晶体结构中的Co金属卟啉基的催化剂TCPPCo-MOF-CNT。物理表征表明，CNTs的插入不仅增强了催化剂整体的导电性，同时也保留了MOF本身的晶体结构和金属卟啉的原始特性。并且，由于CNTs的插入，在催化剂内部形成了大量促进传质的介孔结构，并产生了可以极大提升反应过程中传质效率的分级多孔结构。XPS揭示了插入的CNT中的碳原子改变了催化活性中心Co上的电子云密度，优化了催化中心的电子结构。在中性条件下，TCPPCo-MOF-CNT催化剂的半波电位达到0.77 V（vs. RHE），明显优于未插入CNT的单纯MOF材料制备的催化剂。最后，将TCPPCo-MOF-CNT作为阴极催化剂和Nafion-117组装成PEM微生物燃料电池（MFCs），MFCs显示其最大功率密度可达到约500 mW·m^-2。因此，TCPPCo-MOF-CNT可作为一种有效的中性环境下ORR催化剂，同时此策略也为其他半导体材料提升电催化活性提供了一种方法。

开发纳米结构材料微观特性和组成可控的制备方法，是发展具有明确功能特性材料制备技术的重要基础。脉冲电解法，一种自上而下的电化学方法，已被证明是制备纳米结构材料的可行方法，对合成锡氧化物基材料尤其有效。这种方法通过改变水性电解质的阴离子成分，可以有效地控制锡氧化物颗粒产物的组成和形状，从而避免在合成过程中使用额外的封端剂，并省去高温后处理步骤。本文结果表明，脉冲电解法得到的锡氧化物的组成和微观结构特性取决于氟化锡和氯化锡络合物不同的稳定性，以及氯化阴离子和氟化阴离子与锡氧化物表面不同的相互作用机制，并受到这些卤素阴离子不同的各向同性/各向混杂性的影响。该方法所获得的分散性锡氧化物的组成和微观结构特征决定了它们作为锂离子电池负极材料、光催化剂或铂基电催化剂混合载体亲氧组分的潜在应用。

开发高效、稳定的氧还原反应电催化剂对于质子交换膜燃料电池的大规模应用具有重要的促进作用。合金化是目前广泛采用的Pt基催化剂优化策略之一，然而，传统Pt基无序合金催化剂活性目前依然无法满足燃料电池设备的要求。此外，过渡金属容易在酸性体系中发生腐蚀溶解，造成催化剂活性的迅速衰减，从而导致设备的整体稳定性较差。相比之下，金属间化合物因其原子有序排列可以提供独特的电子效应、几何效应及更强的金属间相互作用，实现催化活性与稳定性双重提升的目标。本文报道了一种L1₀型Pt₂NiCo三元有序金属间化合物纳米催化剂（o-Pt₂NiCo），相较于Pt₂NiCo无序合金和Pt/C，其催化活性与稳定性均有显著增加。通过进一步改变退火条件对Pt₂NiCo的有序度进行调控，并探究了ORR性能与有序度之间的关系。实验结果表明，当退火温度为800 °C，退火时间为2 h时，Pt₂NiCo有序度达到最高值35.9%，且有序度与催化活性呈正相关。对于电催化ORR反应，o-Pt₂NiCo在0.9 V电位下的质量活性能够达到0.44·mg_Pt⁻¹，分别是无序Pt₂NiCo合金（d-Pt₂NiCo）和Pt/C的1.8倍与2.8倍。同时，o-Pt₂NiCo的催化稳定性也得到了大幅度提升，在30000圈电位循环后质量活性保持率依然能够达到70.8%，远超d-Pt₂NiCo和Pt/C。

聚苝酰亚胺被认为是光催化析氧的优异候选材料，但其光催化析氧反应活性的来源仍需要进一步的探索。本文基于X射线衍射谱解析了自组装合成聚苝酰亚胺的晶体和原子结构，并利用第一原理密度泛函理论计算阐明其电子结构，证实聚苝酰亚胺具有适合光催化析氧反应的能带结构和优异的电子激发效率。晶体轨道哈密顿布居分析证实，共轭结构中尿素和苝环之间的羰基氧原子是光催化析氧的反应活性位点。反应自由能变化计算表明，聚苝酰亚胺表面的光催化析氧反应遵循H₂O → *OH → *O → *OOH → *O₂的反应路径，过电位为0.81 V。通过对原子结构和电子结构的理论研究，本文阐明了聚苝酰亚胺光催化析氧反应的活性起源，为高效光催化析氧聚合物光催化剂的设计和改性提供理论指导。

单位化再生燃料电池（URFC）是一种可以作为燃料电池（FC）或水电解（WE）进行可逆工作的装置。该装置的重要组成部分是膜电极组件（MEA）。因此，本研究旨在比较使用单层和三层催化剂电极的MEA性能结果。本研究测量了电化学表面积（ECSA）、电化学阻抗谱（EIS）、X射线衍射分析（XRD）和X射线荧光分析（XRF）。此外，还测量了MEA的往返效率（RTE）以及其在FC和WE模式下的性能。对比结果显示，三层催化剂电极的Pt-Ru/C和Pt/C的ECSA值高于单层催化剂电极。该结果得到了XRD和XRF电极表征数据的支持。Pt-Ru/C和Pt/C三层催化剂电极的电导率值也高于单层催化剂电极，使用三层催化剂MEA的URFC性能在所有MEA的URFC性能中具有最高的RTE值，在4 mA·cm^-2的电流密度下为100%。

介孔碳载体可通过纳米孔限域Pt沉积缓解磺酸根中毒问题，但其形态特征对氧传输的影响机制尚不明确。本研究结合碳载体形态模拟与改进的催化层团聚体模型，构建了阐明催化层孔结构演化、Pt利用率及氧传输过程的数学模型。结果表明，局部传质阻力主要由三个因素主导：（1）决定氧通量的活性位点密度；（2）决定最短传输路径的离聚物膜厚度；（3）影响实际路径长度的离聚物-Pt表面积比。在低离聚物/碳比例（I/C比）条件下，活性位点不足导致局域传输阻力显著增加（因素1主导）；而高I/C比虽提升离聚物覆盖率，但膜厚增大会削弱传质（因素2-3主导）。大尺寸碳颗粒因降低外比表面积并增加离聚物厚度，导致局域传质阻力净升高。随着纳米孔内Pt占比或Pt质量分数增加，孔内Pt密度升高加剧孔道堵塞，导致活性位点减少并增加离聚物厚度及表面积，进一步增大传质阻力。同样地，Pt载量降低导致活性位点减少，氧传输阻力线性增加。本研究强调需协同优化载体形态、Pt分布及离聚物含量，在平衡催化活性与传质效率的同时抑制孔道堵塞，研究结果可以为高性能介孔碳催化剂设计提供系统化理论指导。

电催化二氧化碳还原是一种有望解决全球能源和环境危机的变革性技术。然而，其实际应用面临着两大关键挑战：一是分离混合还原产物的过程复杂且能耗高，二是所使用碳源（反应物）的经济可行性。为了同时解决这些挑战，固态电解质（SSE）反应器的研究正在受到日益广泛的关注。在这篇综述中，我们着眼于探讨将SSE应用于电化学CO₂捕获和转化串联系统的可行性。我们首先讨论了SSE反应器的结构和基本原理，随后介绍了其在上述两个领域及串联电解的应用实例。与传统的H型电解池、流动池及膜电极电解池相比，SSE的关键创新在于阴离子交换膜和阳离子交换膜之间部署的SSE层，它实现了高效的离子传输，且可通过去离子水或湿润的氮气流有效地分离离子传导和产物收集功能。目标产物可以在SSE中间层通过两极离子复合形成，并通过多孔的SSE层被流动介质高效地带走，产生纯净的液相产物。由于CO₂还原反应可以生成一系列液体产物，过去几年中先进催化剂的开发也进一步推动了SSE反应器在高效化学品生产中的实践应用。值得注意的是，由于阴极还原反应常常消耗水中的质子并导致局部高碱性环境，SSE可应用于从不同气源（如烟道气）中捕获酸性CO₂以形成碳酸根离子。在电场的驱动下，形成的CO₃^2-可以通过阴离子交换膜，并被阳极半反应产生的质子所酸化，实现高浓度CO₂的再生，进而被收集作为下游CO₂电还原的低成本原料。基于这一原理，近年来已有多种SSE构型的反应器被报道用于高效捕获不同气源的CO₂。通过两个SSE单元的协同作用，已经实现了串联电化学CO₂捕获和电催化转化。最后，我们对SSE在未来面向碳中和领域的应用中提出了展望，并建议更多关注以下具体方面的优化：SSE层的基本物理化学性质、电化学工程视角下离子和物种通量及选择性，以及连续CO₂捕获和转化单元之间的系统性匹配。这些努力旨在进一步推动固态电解质反应器在更广泛的电化学领域中的应用示范。

中性析氧反应对于新能源转换与存储领域而言意义十分重大。然而，缓慢的质子耦合电子转移步骤限制了析氧反应的整体效率。因此，开发高活性的中性析氧催化剂具有十分重要的研究价值。本文通过一种简便的策略成功制备出离子液体（IL）修饰的CoSn(OH)₆纳米立方体（CoSn(OH)₆-IL）。修饰的离子液体并未改变CoSn(OH)₆的结构特征，但可有效调控活性位点附近的质子活性。与未经修饰的CoSn(OH)₆纳米立方体相比较而言，CoSn(OH)₆-IL对中性析氧反应展示出更高的本征活性。例如，在1.8 V（相对于可逆氢电极）的电压下，CoSn(OH)₆-IL的析氧电流密度是CoSn(OH)₆的4倍。根据pH依赖性实验、原位电化学阻抗图谱、化学探针实验和同位素效应等测试结果可以得出，CoSn(OH)₆-IL催化剂中的界面离子液体可以作为质子转移介体，促进中性析氧反应的质子转移速率并提高析氧中间体的表面覆盖度，有效降低活化能垒，最终能够加速析氧反应动力学。这项工作提供了一种简单且有效的策略促进质子耦合电子转移过程，并有利于指导析氧催化剂的合理设计。

含尿素废水的转化制取清洁氢能技术日益受到关注，但尿素氧化反应（UOR）仍面临催化动力学迟缓和长期稳定性不足的挑战。本研究通过电化学重构CoP纳米针前驱体，在碳纤维纸（CFP）上构建了具有亲水表面和丰富氧空位（O_v）的松散多孔CoOOH纳米结构（CoOOH LPNAs）。该三维电极在1000 mA·cm⁻²电流密度下展现出1.38 V（vs. RHE）的低电位和优异的UOR耐久性。在阴离子交换膜（AEM）电解槽中，工业级尿素辅助水分解仅需1.53 V即可实现1000 mA·cm⁻²的电流密度，并稳定运行100小时无衰减。实验与理论研究表明，丰富的氧空位能够有效调控CoOOH的电子结构并且产生Co原子相互靠近的独特Co₃三角活性位点。这种协同作用精确调控了反应物及中间产物的吸附-脱附过程，显著降低了UOR的热力学能垒。此外，超亲水自支撑纳米阵列结构促进了反应过程中气体气泡的快速脱附，既提升了整体反应效率，又避免了气泡堆积引发的催化剂剥离问题，从而在高电流密度下同时实现了催化活性和稳定性的双重提升。

直接乙醇燃料电池作为传统能源的有前途替代方案，具有能量密度高、环境可持续性好和操作安全等优势。相较于直接甲醇燃料电池，直接乙醇燃料电池的毒性更低且制备工艺更成熟；与氢-氧燃料电池相比，直接乙醇燃料电池在储存运输可行性和成本效益方面表现更优，显著提升了商业化潜力。然而，乙醇分子中稳定的C-C键会形成高活化能垒，常导致电氧化不完全。目前商用的铂和钯基催化剂对C-C键的断裂效率低下（< 7.5%），严重制约了DEFCs的能量输出和功率密度。此外，催化剂成本高昂和活性不足进一步阻碍了其大规模商业化。近期DEFC阳极催化剂设计的进展主要集中在材料组分优化和催化机理阐释两方面。本综述系统梳理了过去五年乙醇电氧化催化剂的研发动态，重点探讨了提升C1路径选择性和C-C键活化的策略，包括：合金化设计、纳米结构工程、界面协同效应等，并深入分析总结了其作用机制。最后，我们提出了DEFC催化剂商业化面临的挑战与未来发展方向。

钴（Co）中心对含氧中间体的弱吸附能，是致使Co-N-C催化剂与昂贵的铂基催化剂在催化氧还原反应（ORR）中存在显著性能差异的主要原因。本研究通过硼酸铵共热解策略实现硼取代，从而对Co-N-C活性位点结构进行精准调控。反应中原位生成的氨气（NH₃）气体对表面进行刻蚀形成缺陷，为硼原子取代活性中心的氮原子奠定基础。精心构筑的CoB₁N₃活性中心可以赋予钴位点更高的电荷密度及与氧物种更强的吸附能，进而加速ORR动力学。如预期所示，所制备的Co-B/N-C催化剂展现出优于Co-N-C的ORR性能：半波电位提升40 mV，转换频率提高五倍。该催化剂优异的ORR活性在膜电极性能测试中同样显著，峰值功率密度达824 mW·cm^-2，取得了目前同等条件下钴基催化剂的最高水平。本工作不仅提供了先进催化剂的设计方法，更为燃料电池应用开发了一种极具前景的非贵金属ORR电催化剂。

大规模部署电解水制氢技术需要高性能的电催化剂。魏子栋教授课题组针对电解水制氢电极在工业工况条件下运行面临的关键科学与技术问题，持续致力于开展析氢/析氧催化反应机理解析，提升工况条件活性与稳定性的基础科学问题研究。本综述系统地总结了该课题组近十多年围绕高性能析氢和析氧电极研究所取得的进展。首先分析了电解水制氢面临着的析氢反应动力学速率缓慢与析氧反应活性/稳定性相互制约的原因，提出了调控电解水性能的“12345”原则。进而，针对碱水析氢催化剂，发现了复合相界面增强析氢活性的“烟囱效应”和“定域电场增强效应”，利用相界面调控，优化关键物种的选择性吸附、促进界面水分子富集-再定向与活化来强化高极化条件下的传质与反应，提升工业工况反应动力学。对析氧催化剂，提出了“双阴离子调控”、“晶格氧抑制”以及“表面自修复”等策略，通过平衡不同含氧物种吸附强度、调控磁性、增强金属-氧键强度和重组表面动态结构等实现活性与稳定性的同步提升。最后，本文总结了目前析氢/析氧催化剂在工业级碱水槽应用时面临的长周期活性和稳定性的挑战，并提出了未来的研究方向。

为落实国家科技发展规划总体部署，在十四五的收官之年，由国家自然科学基金委员会化学科学部主办的电化学“十五五”发展规划战略研讨会于2025年8月29日在厦门成功举办。本次战略研讨会汇聚国内电化学领域的顶尖智慧，为我国电化学学科在“十五五”期间的高质量发展进行布局谋篇，对服务国家重大战略需求、提升我国电化学研究的国际竞争力具有重要意义。本文将聚焦这次战略研讨会对我国未来五年（2026-2030）电化学学科发展提出的战略需求及优先领域，由来自界面电催化、储能界面电化学、生物电化学、氢能电化学、电化学微/纳制造、电化学工况表征、电-热耦合催化、理论与计算电化学发展战略、电化学合成等9个研究方向40多位国内电化学领域领军专家，系统梳理了我国电化学基础研究与应用基础研究的发展现状，深入剖析电化学学科发展面临的核心问题与关键挑战，并结合国家重大战略需求提出未来5-10年电化学学科的前沿领域和发展趋势，进一步推动学术界形成更清晰的共识。本文所凝练的电化学学科“十五五”发展规划战略及优先领域建议，将为推动电化学学科高质量发展、支撑科技强国建设提供重要参考。