部分HFCs 制冷剂具有较高的温室效应值，根据国际环保公约要求，即将迎来大规模的淘汰和销毁工作，因此需要构建低能耗、高效率的降解处理方案。本文基于已有的光热协同分解的技术路线，对比分析了多种催化材料在R134a 光热协同分解中的性能差异，通过催化剂表征深入分析得到了包括形貌、能带结构、光电性能等材料性能对反应速率的影响规律。基于对这一规律的认识，选择锐钛矿TiO₂ 作为基材进行了改性，改性后的催化剂在30 min 内能实现98% 以上的降解率，反应速率较改性前提高了3.8 倍。

正仲氢连续催化转化是实现氢液化装置低能耗化的关键技术。正仲氢转化热具有温度相关性，且转化热随换热器沿程剧烈变化，影响氢气流动降温过程。本文针对连续转化式低温氢气板翅式换热器，通过理论分析与建立动态仿真模型研究连续转化式低温氢气换热器换热与催化匹配特性。结果显示，在不同温区具有最佳冷流体流量。以氦气为冷流体，在80∼60 K 范围最佳冷热质量流量比为3.5，在60∼40 K 范围最佳冷热质量流量比为4.7。该动态仿真揭示了氢气换热器内正仲转化与冷却流体间传热–催化匹配关系，为实际氢液化流程的设计和优化提供参考，有助于提高工艺效率、降低能源消耗，并推动氢能领域的可持续发展。

Ti₃CN MXene 具有优异的导电性和光热转化能力，是具有较大潜力的光热催化CO₂ 还原助催化剂。本文以二维单/少层结构Ti₃CN MXene 纳米片作为TiO₂ 前驱体，原位构建Ti₃CN/TiO₂ 异质结，经AFM、SEM、TEM、XRD、XPS、UV-vis DRS、i-t 测试表征分析，通过光热催化实验，在不同能量输入条件下研究了各催化剂的反应活性，并结合DFT 模拟计算，探究Ti₃CN/TiO₂ 在光热催化CO₂ 还原中的反应特性。研究表明异质结带隙宽度较TiO₂ 降低至2.94 eV，界面处NC-Ti-O 电子桥能够实现由Ti₃CN 向TiO₂ 方向的高效电子跨界面传输；Ti₃CN/TiO₂ 催化CO₂ 还原反应中有较强的光热协同效应，CO 产率为8.34 μmol·g⁻¹·h⁻¹，较TiO₂ 提升3.83 倍。

随着我国集中供热系统规模不断扩大，集中供热系统变量之间的耦合关系变得日益复杂，建立计及变量耦合特性的安全分析方法对于提升集中供热系统安全运行水平具有重要意义。本文提出了基于脆弱性指标的集中供热系统水力和热力状态安全性分析方法，定量分析集中供热系统中水力阻抗、水泵扬程、热源供热温度等控制变量对节点压力、热负荷室内温度等状态变量安全性的影响，并基于脆弱性指标矩阵识别系统中各个控制变量对应的脆弱状态变量和各个状态变量对应的关键控制变量。在集中供热系统算例中，通过能流计算结果和基于脆弱性指标的分析结果的对比，验证了所提方法的有效性。

随着对气候变化问题担忧的加剧，如何减少燃料生产过程中碳排放的问题亟待解决。本文提出了热化学循环耦合化学链循环除氧的多能联产系统，系统利用化学链循环吸收热化学循环产生的氧气以提高载氧体的还原程度，并通过冷热电联产系统，梯级利用化学链循环产生的高温热能，输出电能、冷能和低品位热能。计算结果显示，NiO/Ni 较为适合用做化学链循环载氧体。当化学链循环压比为5，热化学循环还原温度为1500°C 时，系统的太阳能利用效率和㶲效率分别达到28.5% 和23.5%，还原温度升高至1600°C 时，太阳能利用效率和㶲效率分别升高至32.2% 和25.5%。利用多能联产系统供能能够节约57.4%的甲烷，从而减少二氧化碳排放。理论计算表明，假设完全依靠多能联产系统供能，满足北京和上海居民年生活能源消耗人均需要12.1 m² 和7.3 m² 的聚光面积。