在碳达峰碳中和目标的指导下，太阳能等可再生能源和工业余热发展潜力巨大，但这些能源利用系统通常存在不连续不稳定的问题，迫切需要配套储热技术减缓热量的不稳定性提高能源利用率。从固废资源出发研究再生型储热材料可以进一步提升储热技术的经济效益和环境效益。针对钢渣和矿渣两种冶金渣，研究开发了冶金渣和碳酸盐改性冶金渣显热储热材料。两种冶金渣作为储热载体具有较好的冷热循环稳定性，经过200次冷热循环形貌和物相均未发生明显变化；其中钢渣经TG-DSC测试，1200 °C仍能保持稳定，储热密度为797.9 kJ·kg-1（400 ~ 900 °C），25、250、500 °C热导率分别为0.505、0.532、0.670W·(m·K)-1。采用碳酸盐对冶金渣进行储热性能改性研究，碳酸钠和钢渣在质量比3∶5时冷热循环前后，形貌保持稳定，冷热循环的吸放热曲线变化趋势保持一致，改性后储热密度为997 kJ·kg-1（400 ~ 900 °C），比钢渣提升了25.32%，热导率在25、250、500 °C 分别为1.331、1.323、0.889 W·(m·K)-1，比钢渣提升了32.7%以上，碳酸钠改性钢渣的热性能得到了明显提升。以改性冶金渣为基体，碳酸盐为相变材料（Phase Change Material，PCM），开发了改性冶金渣基碳酸盐定型复合相变储热材料。改性钢渣基碳酸钾定型复合相变材料中碳酸钾分布均匀，且碳酸钾和改性钢渣的化学相容性良好；随着碳酸钾含量的增多，复合材料的潜热逐步增大，与理论值吻合较好；改性钢渣和碳酸钾质量比为6∶4时，冷热循环稳定性最优，经过200次冷热循环测试无破碎泄露，潜热值衰减7.08%，质量损失6.56%。改性冶金渣基碳酸钠定型复合相变材料化学相容性良好，但冷热循环测试出现了变形或泄露。进一步对二元碳酸盐NaLiCO3定型微封装，结果表明改性冶金渣基NaLiCO3定型复合相变材料中的改性钢渣和NaLiCO3的化学相容性良好；改性矿渣和NaLiCO3的化学相容性较差，随着冷热循环的进行改性矿渣继续和NaLiCO3发生反应生成LiCaSiO4。针对相变材料导热系数低，换热性能差的问题，进行了相变储热单元储热过程的三维非稳态模拟换热性能优化工作。通过螺旋翅片强化换热性能，研究了翅片型式、螺旋翅片厚度、数目及螺旋周期对储热性能的影响规律，并探讨了相变材料熔化过程中平均温度、液相率以及储热量的变化趋势。模拟结果表明，与平板翅片相比，螺旋翅片储热单元熔化时间可缩短12.21%；随着螺旋翅片的厚度、数目、螺旋周期增加，虽储热量略降，但相变材料的熔化时间缩短，换热性能不断提升。