以清洁能源替代传统化石能源、开发碳基分子的高效转化系统，二者同步进行对实现国家“双碳”发展战略目标具有重大意义。因此，将重点研究以下领域设计的材料、反应机理、器件：

1.氢（H₂）能源技术

开发高效、廉价的水电解技术，实现绿色氢能的大规模生产。

设计石墨炔基新型催化剂和电解池材料，降低能耗、提高稳定性。

氢燃料电池催化剂构筑，提高功率密度和稳定性。

2.碳基分子高效转化系统

开发高效的电催化CO₂/CO还原系统，如电解生成甲烷或乙烯等。

设计石墨炔新型电催化剂、电极材料、器件构型，提高转化效率和稳定性。

3.氮基分子、离子电催化转换

设计高效催化氮气、硝酸根、亚硝酸根转化材料和器件，加速实现绿氨的大规模合成