固体氧化物电解池能够利用可再生电能将CO2转化为CO等储存, 但其阴极材料仍面临活性位易烧结和积碳等问题。通过原位析出策略在A位缺陷钙钛矿阴极材料La0.4Ca0.4Ti0.94Ni0.06O3-δ表面构筑金属Ni纳米颗粒, 并优化不同的合成手段(掺杂、浸渍、混合)引入CeO2, 构筑了“氧化铈-金属-钙钛矿”三相复合阴极。结果表明: 机械混合CeO2对阴极的抗积碳性能与电化学性能的提升最为显著: 在800 ℃, 70% (体积分数) CO2/30% CO, 1.4 V电解电压下, 电流密度提高3倍, 衰减速率降低58%, 该改性结果与其表面氧空位浓度增加及CO2吸附强化有关。

井下抽采煤层气的CH4浓度低、具有爆炸风险, 利用困难。为此提出了低浓度煤层气为燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)安全高效发电新方法, 开展了可消除低浓度煤层气爆炸风险的变压吸附脱氧提浓实验和大尺寸SOFC单片电池堆实验, 建立了SOFC多场耦合数值模型。结果表明: 变压吸附可使CH4体积分数提高1.36倍, 脱氧率达84.5%, 满足SOFC安全高效利用要求; 低浓度煤层气燃料单电池功率密度达110.2 mW/cm2, 但长期放电后阳极积碳, 导致性能衰减; 数值模拟表明降低放电电压、提高燃料O2 和CH4体积比、减少阳极进气流速可减少积碳, 但会降低发电性能。

考察了不同清洗速度下激光清洗钛合金积碳表面的形貌、元素组成以及相对含量的变化。结果发现: 清洗速度对激光清洗钛合金积碳表面的形貌以及所含的C元素相对含量有很大影响。清洗速度为3.0 cm2/s时, 钛合金表面会出现明显的激光光斑痕迹, 表面出现烧伤现象; 清洗速度为7.0 cm2/s时, 激光清洗表面所含C元素的相对含量为0 Wt%, 激光清洗效果最好。

烷烃类气体中的碳原子是碱金属激光器中碳粒沉积的唯一来源，因此对碱金属蒸气室内的烷烃气体气压进行高精度无干扰探测有助于定量分析碳粒沉积问题。采用傅里叶变换红外光谱技术，选择主峰右翼的吸收峰（3.369 μm）作为特征峰，对甲烷气压进行了定量分析，并分析了蒸气室倾斜对测量精度的影响。实验结果表明，对纯甲烷以及甲烷和氦气配比1∶3时的气体，该方法对甲烷气压的测量最大偏差分别为0.055 kPa和0.057 kPa；当蒸气室倾斜角度大于0.0035 rad时，测量偏差将高于0.075%。该定量分析甲烷气压方法的测量精度满足碱金属激光器碳粒沉积问题表征的需求，将为碱金属激光器碳粒沉积机理研究提供参考。

极紫外光刻(EUVL)是最有可能实现22 nm技术节点的下一代光刻技术。极紫外(EUV)光刻系统使用波长为13.5 nm，在此波段下曝光设备只能采用全反射式系统。然而，在极紫外光辐照下的光学元件，薄膜表层的碳化和氧化是导致EUV反射膜反射率下降的两种主要机制。结合EUV光学器件的表面分子动力学理论，研究碳沉积层的作用机理，以便找到抑制污染沉积的有效方法。通过针对碳污染层模型的计算研究，验证了模型和假设的有效性，从侧面证明了Boller等的“二次电子诱导分解是主要沉积过程”理论。通过迭代法模拟了控制污染的几个关键参数对沉积层的影响，得到50~80 nm的非工作波段产生的碳沉积最为严重的计算结果。

极紫外(EUV)光刻机中光学元件的污染和采用的污染控制策略是影响光刻机性能的重要因素，其中污染主要包括光学表面碳沉积和光学表面氧化，污染控制技术包括智能气体混合技术、保护层技术和污染物清洁技术。着重论述了上述两种主要污染形式和三种污染控制技术的研究进展，对EUV光刻机中污染研究的前景进行了展望，并指出其发展面临的挑战及有待解决的关键技术。