糖醇类相变材料(PCMs) 在中温范围内因其综合性能优异而备受关注。目前，以单一目标进行优化的糖醇类复合PCMs，其综合性能的评价尚不完善。本文以赤藓糖醇(Ery) 作为PCMs，联合膨胀石墨(EG) 和纳米Al₂O₃ 作为添加剂，采用熔融共混法制备了三元复合PCMs，并对其综合性能进行了评价。结果表明：三元复合PCMs 各组元之间具有很好的物理相容性。其中，三元复合PCMs 0.5% Al₂O₃ / 1.5% EG/Ery 的综合性能最优。该三元复合PCMs 在保持高熔化焓(312.9 kJ/kg) 的基础上，相较于Ery，导热系数达到了1.083 W/(m·K)，提升了54%。在等温冷却测试中，其过冷度减小了9.3°C；在非等温冷却测试中，过冷度减小了16.7°C。热解温度提高了20°C，最高热解速率温度提高了8.3°C，因此热稳定性显著提升。此外，经过40 次等温循环测试后，其过冷度和熔化焓基本保持不变，表现出良好的循环稳定性。

国际海事组织(IMO) 和各港口国对船舶能效提出了日益严苛的要求，基于余热回收的船舶能效提升是应对这一挑战的有效途径之一。TEG-ORC 联合循环是一种可实现船舶多种余热梯级利用的新方法，但底循环比对联合循环系统性能的影响研究较少。优化了联合循环理论模型，开展了变底循环比对系统主要参数性能影响的实验研究。实验结果表明：在ORC 底循环工质选择R245fa，工质质量流量为0.079 kg/s 及蒸发压力为0.7 MPa 的工况下，随着底循环比逐渐增加，系统输出功率和主机烟气余热利用率增加，而联合循环系统发电成本降低。在TEG/ORC 底循环比为0.885 时，主机烟气余热利用率85.07%，系统总输出功率688.4 W，系统热效率7.07%，联合循环系统发电成本3.338 CNY/kWh。

超临界二氧化碳(SCO₂) 布雷顿循环的循环效率与循环系统中部件的参数有密切的联系。本文基于MATLAB/Simulink 平台建立了关于SCO₂ 布雷顿循环的模块化计算程序，采用分流再压缩及二次再热方案对大容量燃煤发电系统进行了设计和分析，重点考察了透平，压缩机、烟气冷却器的关键参数的影响。研究表明：再压缩机最佳的分流比随着透平入口压力的提高而降低；烟气冷却器的分流比会显著影响锅炉换热器的功率分布；随着压缩机的入口温度和入口压力的提高，循环效率均逐渐下降；35 MPa，600°C 等级系统的最高循环效率可达到53.34%，此时，再热压力为25 MPa/16 MPa，再压缩机和烟气冷却器的分流比分别为0.3 和0.05。本文的研究结果对大型燃煤SCO₂ 发电系统的建立和优化具有重要的参考价值。

由于其潜在的热力学性能，跨临界CO₂ 混合工质动力循环成为中低温槽式聚光太阳能热发电系统中动力循环部分的理想替代方案。本文提出了一种基于多目标优化的双层决策框架，用于选择合适的CO₂混合工质，并分析了不同关键参数对系统的热力学性能、经济可行性和环境性的影响。研究结果显示，CO₂/R32 混合工质使得系统的净输出功达到最大值，为253.77 kW。而CO₂/R161 混合工质则表现出较优的热效率(9.80%)、经济性(0.6444 USD/kWh) 和碳减排性(0.0329 kg/kWh)。此外，TOPSIS 决策结果表明在不同的热罐温度下，选择CO₂/R161 混合工质的优先级最高。

为了解决化石燃料制氢发电过程中二氧化碳捕集困难，以及间歇不稳定太阳能利用中的供需不匹配问题，本文提出了一种太阳能驱动的源头脱碳氢电联产系统。该系统采用铁镍混合载氧体，降低了还原反应温度，同时实现了二氧化碳的高效捕集。研究结果表明，在太阳辐照强度为750 W/m² 的条件下，系统太阳能输入占比达到30.80%，制氢和发电设计工况下的能源利用率分别为67.23% 和59.47%。此外，通过调控入口载氧体的显热及其在反应过程中的氧化程度，系统可在变辐照条件下稳定运行，并灵活调节氢电输出，当太阳辐照强度为750 W/m² 时，氢电比的可调范围为0.17∼0.59 m³/kWh，展现出优异的变工况适应性。本研究为太阳能与天然气互补的高效氢电联产与源头脱碳提供了新的技术路径。