关键科学问题：如何进行多组件的协同设计，以实现稳定、高效的零碳电解水制氢？

电解需要多种组分在特定条件下的协同作用，以实现高活性和对水中杂质的耐受性。要取得重大进展，关键是要详细了解材料组分、系统和反应环境如何共同生产氢气。理解多尺度的时间和空间现象，对于针对不同运行环境进行经济高效、稳定的组件（如催化剂、膜和电极层）定向协同设计至关重要。为了实现这些目标，需要开发原位和/或工况条件下动态表征（operando）技术以及计算和/或数据科学工具，以了解工况条件下系统不断变化的复杂情况。