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氧还原反应（ORR）是能源转化与储存领域的核心电化学反应，广泛应用于燃料电池、金属空气电池等清洁能源技术中。然而，ORR过程通常受限于复杂的动力学障碍和较高的过电位需求，限制了这些技术的效率提升。因此，开发高效、稳定、低成本的ORR催化剂成为当前研究的重点与挑战。虽然贵金属催化剂如铂基催化剂具有较高的催化活性，但其高昂的成本限制了大规模应用。非贵金属催化剂作为替代材料，具有较低的成本，但仍需在活性和稳定性方面进一步提高。为应对这一挑战，本组致力于开发系列碳基、非贵金属氧化物基等新型4e- ORR催化剂，特别关注全pH范围内的高活性催化剂。研究方向包括： 1、 通过杂原子掺杂和单原子位点设计，开发高活性非金属或非贵金属基材料； 2、 利用理论计算和机器学习推算潜在高活性催化剂，并通过实验验证其性能； 3、基于现有膜反应器及固态/半固态反应器构型，结合流体动力学优化催化剂的组装与性能； 4、 结合产学研合作，将催化剂模块应用于实际设备中，并完成小试和中试阶段，推动催化剂的工程化应用。 |