1. 多孔电极理论；

2. 发展基于离子-电子耦合转移思想的一般性电催化理论模型；

3. 基于密度泛函理论（DFT）计算等方法理解电催化反应机制；

4. 利用从头算分子动力学（AIMD）模拟解析电催化界面结构及其与反应动力学的相关性；

5. 进行计算谱学分析，并结合原位实验谱学，揭示电催化界面机制

1. 设计合成新型、高效、稳定的氢、氧电催化剂材料；

2. 结合理论与计算模拟研究，理解催化剂材料的构效关系;

3. 电催化活性的pH、阳离子等电解质效应及其根源解析

1. 基于质子交换膜燃料电池膜电极器件层次的电催化过程及动力学研究；

2. 基于分子间相互作用的催化剂/电解质界面结构调控；

3. 高质子传导性及氧气渗透性的新型电解质设计与开发