氧还原（ORR）/析出（OER）反应、氢氧化（HOR）/析出（HER）反应以及其他氧化/还原反应在新型能源转换与储存装置方面起到至关重要的作用。ORR、OER、 HOR和HER涉及多步骤电子/质子转移过程，本方向将聚焦于利用理论计算/模拟、AI/大数据分析， 结合多种（原位）实验方法，揭示其反应机理，并将用于指导开发新一代高效（光）电催化剂和能源材料。

发展高效清洁能源材料和器件是国家能源安全、经济与社会可持续发展、促进节能减排的重大需求。本中心立足平台、学科、地域优势，针对能源与材料两大战略发展需求，聚焦国家重大需求的清洁能源与光电材料，开展氢能、燃料电池、金属空气电池、超级电容器等新一代能源转化和储备技术以及相应的光、电、磁、孔催化功能材料的系列基础和应用研究， 并将聚焦于：(1) 清洁能源转化与存储; (2) 高效光电材料与器件组装; (3) 能源转化与储存系统的腐蚀与控制。

燃料电池的大规模商业化一直受制于高成本和寿命不足等瓶颈，其根源在于催化剂/催化层的耐久性和活性不足。因此，先进催化剂和高效催化层的研发和产业化起着至关重要的作用。本中心将聚焦于催化剂组成、结构以及催化剂/树脂的界面结构与燃料电池性能/ 寿命的关系等关键科学技术问题，开展低铂/非铂催化剂和催化层的研发，提高我国在燃料电池高效催化剂和催化层的自主研发和创新能力，以显著降低燃料电池的成本，推动其商业化的快速发展和应用。

探索可再生能源富余电力转化为热能、冷能、氢能，实现可再生能源多途径就近高效利用，将极大地助力达到“碳达峰、碳中和”的目标，而电解水制氢正是将富余电力转化为氢能的好途径。近年来，各种电解水制氢方法的研发和应用取得了显著的进步，但是制氢效率和成本仍然是制约其大规模商业化的瓶颈。本中心将聚焦阴离子交换膜电解水制氢和利用海水制氢等相关领域，探索提高效率和降低成本的有效途径。