电子转移是生物转化和物理化学反应中的基本过程之一。在海洋环境中,海藻的光合作用、海洋生物的呼吸作用、海水电池技术和二氧化碳还原技术等均涉及到电子转移。海水电池的功率与固—气两相间电子转移通量密切相关,但往往受到气体分子的溶剂化、电子转移的能垒、固体给体与气体分子受体之间的碰撞几率等因素的限制。本学位论文针对海洋环境中电子从固相给体向气相受体转移的速率受限的难题,提出将微孔颗粒分散在海水中,形成活化的多孔海水,桥接固—气两相间的电子转移,提高电子转移通量,提升器件性能。主要研究结果如下:1)多孔海水的构造与机理研究。本文将微孔颗粒分散在海水中,提出并构建了一类新型的海水基功能流体——“多孔海水”。研究发现Na Fe[Fe（CN）6]颗粒构筑的多孔海水具有独特的稳定性和流变性。从DLVO理论和扩展的双电层理论出发,确定了Na Fe[Fe（CN）6]多孔海水的稳定性和流变性来源于微孔颗粒表面的缺陷。由于颗粒表面紧密层中阴、阳离子的数量差异不大,海水中的离子不会完全消除缺陷带来的负电荷,使胶体颗粒间维持静电斥力。2)多孔海水与固体电极之间的电子转移测定原理与方法研究。本文对比固态样品、液态样品以及多孔海水的循环伏安曲线和紫外—可见吸收光谱,确定了循环伏安法与紫外—可见吸收光谱法对多孔海水的适用性。电子在固体电极与多孔海水间的转移情况可由循环伏安法检测。多孔海水的紫外—可见吸收光谱可以反映胶体颗粒的状态变化。电化学—光谱联用的原位监控发现,多孔海水在接受与释放电子时,钠离子嵌入或脱出普鲁士蓝颗粒。3)多孔海水桥接的固—气间电子转移的实现。本文利用电化学—光谱联用测试法对比了有氧和无氧环境中,多孔海水的特征吸收峰随电子转移过程的变化。有氧环境中,吸收峰几乎不变;无氧环境中,吸收峰逐渐消失。该结果表明,多孔海水桥接的固—气间电子转移分为两个过程:多孔海水从固体电极接收电子,钠离子嵌入Na Fe[Fe（CN）6]颗粒;多孔海水将电子传递给氧分子,钠离子从Na Fe[Fe（CN）6]颗粒脱出。基于此发现,将负极用活泼轻金属合金代替,电子可以在多孔海水的桥接作用下自发从轻金属电极向溶解氧转移。4)多孔海水桥接的固—气间高效电子转移的实现。为了实现大通量电子转移,本文对多孔固相质量分数、电极结构、多孔海水的流动以及溶解氧的含量等因素与电子转移速率和数目的关系进行了研究。研究结果表明,各因素显著影响固体电极与多孔海水之间或多孔海水与氧分子之间的碰撞几率,导致电子转移的效率和数目差异显著。通过优化调控各因素,可以实现高效的固—气电子转移。5)多孔海水电池原型器件的实现。本文将多孔海水与Al/Mg合金组合,搭建移动式和固定式的多孔海水电池原型器件,并进行了实用化测试。在实现了高效、稳定地输出后,通过搭配升压模块,移动式多孔海水电池完成了照明、移动或定位等设备的用电测试;固定式多孔海水电池能够为智能手机等电子设备充电,也能带动微型控制单元工作,为海洋中由多孔海水桥接的固—气电子转移提供了实用性示例。