光电解水技术作为一种清洁能源转换方式，对于应对全球能源短缺和环境恶化具有重要意义。目前，开发具有优异能带特性的新型半导体复合材料，精确调控材料的微观结构和表面特性，优化光电极的能带结构，提升光电极的吸光效率，改善电荷在光电极内部的迁移效率以及在光电极/电解质界面的传输和分离效率，增强催化反应的动力学性能，同时降低材料成本、简化器件结构，是推动光电解水（PEC）技术进一步发展和应用的关键。

海水电解制氢被认为是高效、绿色、可持续的新技术，有助于应对人类社会面临的能源危机以及环境问题。为了提高制氢效率，人们在催化剂/电极的活性提升上进行了大量的研究，开发了许多高活性的电极。但由于海水中复杂离子的影响，这些电极往往表现出较低的稳定性，尤其是阳极。海水中高浓度的卤素离子和电解过程中原位生成的卤化物种会对催化剂和基底造成严重腐蚀，从而大大降低阳极的稳定性，阻碍了阳极在实际工况下的进一步应用。因此，了解阳极的失效机制并提出提高其稳定性的策略至关重要。

发展可再生能源电解水制氢技术是实现“碳达峰碳中和”目标的重要途径之一。全球范围海洋可再生能源发展迅猛，至2025年，海上风电装机总量可达到约100 GW。海水电解以低成本（2-3美元/kg H2）的可再生氢制取，有望解决深远海可再生能源消纳需求，原位直接海水电解无需对海水进行处理，有望成为最为行之有效的海水电解技术路线之一。但相对于以副产物形式制备的灰氢与蓝氢，电解海水制绿氢的成本仍居高不下，如果能够有效利用海水中的大量矿产资源，在提矿的同时制绿氢，势必能够大幅度降低绿氢制取成本。但是海水中大量的镁钙离子在氢氧化物被提取出的同时也会附着在阴极表面，阻碍电极与反应物接触，从而导致电极损伤并提高能耗。

催化净化是控制燃油车污染物排放的重要技术，在催化剂作用下可将排放污染物降解为无害物质。随着燃油车电气化水平的提升和因交通拥堵导致的频繁怠速，排气温度经常低于催化剂工作温度，影响了污染物的降解效率。

电解水制氢是目前最主要的绿氢制备方法。电解水制氢包括两个同时发生的半反应，即阴极上的析氢反应（HER）和阳极上的析氧反应（OER）。相比于只有2个电子转移的HER，OER伴随着4个电子的转移，在动力学上较为缓慢，需要高效的析氧电催化剂以降低反应能垒加速OER的进行。