氢能具有较好的优越性,而二氧化碳问题也越来越受到大家的关注。热化学循环系统在分解水制氢和处理二氧化碳问题方面由于具有热效率高等优点,近年来受到了广泛的关注。本文结合两步式热化学循环分解二氧化碳和水系统和热化学硫碘循环制氢系统引出了新型热化学循环分解二氧化碳和水系统,并对其中的关键性过程Zn还原CO：反应进行了详细的基础研究。本文详细介绍了新型热化学循环反应体系及其两种可能的变化形式,并分别对三个系统进行了理论热效率评估,系统一、二、三的理论热效率分别为39.8%、43.5%和39.8%,系统最高反应温度为1140K左右,易于匹配包括太阳能在内的热源。结果表明新型热化学循环系统在能量转换效率、最高热源温度、匹配可再生能源等方面具有优势,有望成为重要的CO2利用转换手段之一,可满足未来社会对于能源和环境的双重要求。本文利用Factsage软件,对温度、压力和CO2/Zn等过程参数对Zn还原CO2反应的影响进行了详细的热力学分析,通过热重分析方法和一维气流床反应系统对Zn还原CO2反应的动力学以及反应特性进行了详细的研究与分析。提出了Zn还原CO2反应的五段式反应机理,并建立了基于热重分析的动力学模型,计算得出了反应的机理函数表达式、表观活化能和指前因子(动力学“三因子”)。结合热力学分析、热重实验和一维气流床实验分析结果,认为Zn还原CO2反应的优化条件可设置为：常压、923～1023K的温度范围、Zn粒径小于12um、高浓度甚至纯的CO2、初始CO2/Zn摩尔比在1-5之间。