超临界二氧化碳布雷顿循环由于效率高、系统体积小、噪声低等优点，在很多领域具有很好的应用前景，主要可用于以下几个方面。
- 用于核反应堆。目前，国外对超临界氧化碳布雷顿循环的研究以核反应堆为主要应用对象，包括钠冷堆、铅冷堆和熔盐堆等。超临界二氧化碳布雷顿循环除了效率高、体积小等优势外，在安全性上与采用蒸汽系统相比有了极大改善。根据美国能源部的规划，超临界二氧化碳发电可能将在未来10年内实现。
- 用于太阳能发电。美国能源部认为，超临界二氧化碳布雷顿循环可用于太阳能发电，并且能使太阳能光热式发电效率提高8%，使太阳能光热发电成本大幅降低，提高其竞争力。
- 用于工业废热发电。尽管工业废热是一种低品位的能源，但其储藏量巨大，即便是一小部分得以利用，也是很可观的。超临界二氧化碳发电系统在较低温度下的效率相比同类热电系统高，并且体积小，便于安装。
- 用于舰船。由于舰船内部空间有限，对船内设备体积限制要求严格，而超临界二氧化碳发电系统效率高、体积小，对于提高发电效率，节省能源，减小发电系统体积和重量等诸多方而均有优势。所以，该系统在舰船上具有极大的应用价值。
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