本成果针对燃料电池面临的关键科学与技术问题，在国家自然科学基金等项目的支持下，完成人团队开展旨在提高燃料电池气体多孔电极传质与催化反应效率的基础科学问题研究，阐明了电极组成、结构与性能间的关系，并由此发展了拥有我国自主知识产权和原创性的气体多孔电极制备方法。主要取得的科学发现点如下：(1)揭示了“氮掺杂石墨烯分子结构-电导率-氧还原催化活性”间的关联，开发了基于扁平纳米反应器选择性高效制备平面氮掺杂石墨烯的新技术，发明了盐重结晶固形法宏量制备高性能氮掺杂碳催化剂新方法，实现了廉价、高性能的氮掺杂碳催化剂的宏量可控制备。(2)发现了对氧还原具有特别催化活性的MnO2晶型及诱导形成此晶型的本质原因，揭示了氧化物结构与活性间的关系，建立了结构对催化活性的调控机制。(3)发展了催化剂与其载体间的协同增强机制，建立了载体对催化剂颗粒的锚定理论以及关于负载型PtM合金催化剂完整的催化作用理论体系，为开发高效、长寿命催化剂提供了理论基础。(4)开发了离子交换-电化学还原方法，设计出具有丰富三相界面结构的有序化三维气体多孔电极，有效提高了催化剂的利用率，节约了95%的铂，为设计低铂载量、高铂利用率的电极提供了一条新思路。(5)利用“相似相溶原理”，在膜电极微通道表面修饰加入憎水且富氧油相，设计制备出具有有序气体传输通道的抗水淹型催化气体多孔电极，使传统燃料电池输出功率从0.6W•cm-2提升到1.2 W•cm-2。该系列成果入选中国化学会 “高速发展的中国化学1982-2012”电化学领域代表性成果。