这个目标需要计算化学、电催化化学和合成化学协同工作；然而不幸的是 ， 目前这三个领域都需要改进 。目前的理论计算模型还不完善 ， 因为大多没有考虑离子强度、双层效应、溶剂化效应等因素的影响 ， 难以准确反映催化材料表面的实际反应过程 。此外 ， 尽管这些氢和氧参与反应的机制已经被广泛研究 ， 但在不同催化剂表面上的实际反应机制仍然是个谜 。事实上 ， 由于大多数催化剂的表面结构在电催化过程中一直在变化 ， 因此很难确定实际的活性中心 。先进的理论计算和实验表征（如原位、非原位和operando 技术）的结合将带来新的进展 ， 这将有助于我们在分子水平上理解电化学反应机制和催化剂的动态演化 。
最后 ， 面向功能的催化剂制备仍是一个重大挑战 。现有的材料合成技术能够在纳米尺度上对特定催化剂的理化性质进行一定程度的调控 ， 但利用可控合成技术在原子尺度上调控催化剂的电子结构还不成熟 。发展适用性强、规模化生产的可控合成方法是未来研究的另一个热点 。
注：本文内容呈现略有调整 ， 若需可查看原文 。
改编原文：
Lishan Peng, Zidong Wei.Catalyst Engineering for Electrochemical Energy Conversion from Water to Water: Water Electrolysis and the Hydrogen Fuel Cell[J].Engineering,2020,6(6):653-679.

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【电化学氢-水转化系统中电解水和氢燃料电池催化剂的设计丨Engineering】来源：中国工程院院刊

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