深色金属氧化物的改性被认为是提高钙基材料光吸收的关键策略，用于直接太阳能驱动的热化学储能。虽然改性对钙基材料碳化过程中放热行为的影响已经得到了广泛的研究，但对对电石渣等低成本钙源在煅烧过程中蓄热行为的影响还缺乏研究。本文制备了铁改性和锰改性电石渣用于CaCO₃/CaO循环热化学储热。研究了它们在蓄热阶段的最佳分解温度、有效蓄热转化率、热流和蓄热速率。虽然铁改性由于Ca₂Fe₂O₅的形成加剧了CaO的烧结，但在CaCO₃/CaO循环中仍能有效降低CaO的再生温度。锰改性通过形成CaMnO₃以及其转化的Ca₂MnO₄显著提高了钙基材料抗烧结性能。经过30次循环后，锰改性电石渣的有效蓄热转化率是未处理电石渣的3.2倍。锰改性电石渣循环后的再生温度最低，蓄热率最高。锰改性电石渣稳定的疏松多孔结构使其具有优异的蓄热性能。因此，锰改性电石渣是钙循环热化学储热的潜在候选材料。

储热技术是聚光太阳能热发电(CSP)系统的关键核心技术，不仅能提供持续稳定的高品质电能，还可提升发电系统效率并延长系统寿命。熔盐作为光热发电中储热与传热的重要材料，纳米颗粒的添加能够协同有效地提升其比热容与导热系数双重性能。本研究采用31.5wt%Na₂CO₃-31.5wt%Li₂CO₃-37wt%K₂CO₃作为基盐，通过两步水溶法将不同粒径的SiO2纳米颗粒、不同浓度的SiO₂和Al₂O₃以及复合纳米颗粒分散于盐溶液中，制备出三元碳酸盐纳米流体。采用差示扫描量热仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别测试了纳米流体的熔点、比热容、晶体结构和表面微观形貌。结果表明：在所选纳米颗粒中，SiO₂纳米颗粒对三元碳酸盐比热容与导热系数的增强效果最为显著。添加1.0 wt.%的30 nm SiO₂使固相比热容提升83.5%，液相比热容提升159.4%，导热系数提高20.8%。扫描电镜观察发现，纳米颗粒的加入使三元碳酸盐形成棒状纳米结构，XRD结果证实碳酸盐与纳米颗粒未发生化学反应。该复合材料在600°C恒温100小时及室温至600°C的100次大温差循环后，热物性仍保持相对稳定，展现出良好的长期热稳定性和冷热循环稳定性。

空气源热泵在环境温度较低的工况下制热性能不足，蓄热装置在热泵系统中有着广泛的应用。本研究提出一种具有新型结构的蓄热型空气源热泵供暖系统，并在MATLAB/Simulink中分别建立单级和蓄热型空气源热泵供暖系统各部件的数学及仿真模型，且为后者提出三种运行模式；基于包头地区供暖期间的室外环境温度，仿真模拟两种热泵系统的制热能力，并对系统的运行经济性进行分析。结果表明：在7天的采暖周期内，蓄热型热泵机组和单级热泵机组的总制热量分别为442.58 kW·h和355.68 kW·h，提高24%；热泵机组的平均制热性能系数(COP)分别为2.11和1.51，提高39.74%；热泵机组的能耗分别为202.74 kW·h、239.74 kW·h，降低15.44%；上述结果均验证新型结构蓄热装置在提高空气源热泵机组制热性能方面的有效性。然而，两种空气源热泵供暖系统的总功耗和运行经济性之间的差异较小。

潜热蓄热技术在地热能储存和利用中起着至关重要的作用。将梯级相变材料(PCM)与矿山充填技术相结合，可以更有效地实现矿山地热能的储存。为此，本文设计了矿山内嵌双层套管的梯级潜热储热(CLHS)系统的物理模型。将石蜡RT28和RT35分别封装在环隙1和环隙2中，定义此回填方式为Case 1。将两种PCM的回填顺序交换后的方案定义为Case 2。利用FLUENT软件对充填体与PCM的传热过程进行了模拟分析，并与单级潜热蓄热过程进行了比较。用温度、液相分数(LF)、换热量和换热速率评价CLHS系统的热性能。以上述结果为出发点，研究了回填顺序对充填体蓄热释热过程的影响。结果表明，影响梯级系统潜热蓄积的主要因素是围岩传热。与单级蓄热系统相比，梯级蓄热系统的蓄热时间缩短了73 min，显著降低了20.9%。单级放热过程的整体液相分数(β)变化不大，而梯级放热过程的PCM能充分释放潜热。在PCM的布局顺序上，与Case 1相比，Case2的潜热储存时间增加了约40 min，放热速率(ε_s)显著低于Case 1。在初始放热阶段，Case 2的放热速率为95.6 W，比Case1低30.6%。相比之下，Case1的蓄热和放热效果优于Case 2。为提高充填体耦合梯级潜热蓄热系统(BCCLHS)的蓄释热速率提供了参考。

提高复合相变蓄热材料的蓄热密度和热导率对于有效利用能源具有重要意义。本研究采用高比热的镁橄榄石作为基体材料，高潜热的氯化盐(NaCl-KCl)作为相变材料，并引入纳米SiO₂作为添加剂，制备了新型复合相变蓄热材料。研究结果表明，镁橄榄石与氯化盐之间具有良好的化学相容性，含40 wt.%氯化盐的复合相变蓄热材料蓄热密度达到882.5 J/g(100-800°C)，相变潜热为108.1 J/g，且在300-500°C范围内的热导率为0.68-0.81 W/(m·K)。此外，纳米SiO₂的引入与氯化盐共同形成了独特的纳米结构，进一步增强了复合材料的热导率和蓄热密度。在热处理过程中，镁橄榄石表面的结构水被去除，形成的微孔增加了镁橄榄石颗粒的比表面积，促进了对熔融氯化盐的吸附和稳定。通过镁橄榄石与纳米SiO₂的协同效应，含有2.0 wt.%纳米SiO₂的复合材料表现出良好的热稳定性，在150次热循环后的重量损失为1.80%，潜热仅降低了2.34%。本研究所制备的新型复合相变蓄热材料在高温热能储存领域具有广阔的应用前景。