本实验室的研究方向是洁净能源电化学转化，主要开展燃料电池相关基础研究。我们的工作涵盖“计算-材料-催化-器件”4个方面：“计算”方面包括基于密度泛函计算的催化剂设计，介观尺度材料与过程的分子模拟；“材料”方面的研究包括新型纳米电催化剂（低铂与非铂），碱性聚合物电解质，新型储能材料；“催化”方面主要是关键电化学反应的原位谱学研究（红外、质谱等），模型催化剂与分子电催化；“器件”研究是针对实际应用，发展完全不使用贵金属的燃料电池，以及新概念电化学能量转化与储存技术。

        经过十多年的积累，本实验室在两个方面形成突出的研究特色：(1) 碱性聚合物电解质研究；(2) 计算与实验相结合的电催化研究。自2000年我们在国际上率先开展碱性聚合物电解质燃料电池（APEFC）研究以来，我们一直是这一研究方向的领导者。研究成果相继发表在PNAS、Adv. Funct. Mater.、Acc. Chem. Res.等重要刊物上，在国际上享有很高的知名度。相关技术已获得中国和美国发明专利。由于APEFC可彻底摆脱贵金属催化剂，使燃料电池真正实现普及应用，最近十年APEFC已成为国际上燃料电池研究的一个热点，庄林教授常受邀在国际会议和论坛上作主题报告和邀请报告。

        在计算与实验相结合的电催化研究方面，我们一直致力于发展燃料电池催化剂的理性研究构架，“理论计算-模型评估-可控制备”紧密结合。我们的研究侧重对催化剂构效关系的理解，根据理论计算的指导，从配体效应、晶格变形效应、表面态效应等方面调控催化剂的表面电子性质，可控地实现催化活性的提升，而不是碰运气地炒菜式的盲目尝试。除了电化学与红外光谱、质谱、扫描探针显微等方法联用的实验研究，我们在理论研究方面建立了固体表面局域软度分析、化学振幅等定性和定量方法，其中一些是具有原始创新性的。这方面的研究成果相继发表在JACS、Angew. Chem.等重要期刊上。