以高水平理工大学建设为契机，基于“凝练方向，突出重点，培育特色，整体推进”的基本思路，在化学工程、动力工程及工程热物理广东省重点学科建设基础上，以实验室平台为支撑，逐渐形成四大主要研究方向：
1）多能源互补分布式能源系统
重点研究子方向：
（1）开拓以分析能的品位变化规律为核心的总能系统理论，形成基于化工-动力耦合等新型系统与相应能源系统筹总能系统集成理论；
（2）探寻冷热电联供系统不可逆损失分布及其产生机理，采用品位差分析法研究系统变工况下能的梯级利用机理；
（3）探索系统变工况性能强化机理，研究多能互补、全工况性能调控机制与系统集成方法；
（4）基于能源、环境和经济等方面评价，采用多目标评估方法优化系统性能。
研究特色：
（1）阐明了能的综合梯级利用新理论，提出了品位差分析法和系统变工况下能的梯级利用新理论；提出了基于水平喷淋降膜蒸发的ORC循环动力系统，并建立系统的动态模型。
（2）探索了主动调控与全工况系统集成新方法，提出了多能互补、全工况性能调控机制与系统集成方法。
（3）提出了基于能源、环境和经济等方面的评价指标评估和优化分布式能源系统。
（4）研发的缸套水驱动的除湿技术，在MW级示范工程中得到了验证。经第三方检测，系统综合能源利用率达74.0％，节能率达29.3％。
2）太阳能热利用及相变蓄热
重点研究子方向：
（1）熔盐吸热器的太阳辐射、传热过程的能热转换机理研究；高温熔盐-超临界二氧化碳换热器的传热性能和机理研究；超临界二氧化碳循环塔式熔盐太阳能电站的热力学性能分析；
（2）太阳能热水系统相变蓄热装置优化设计研究，解构系统各部件参数之间的匹配关系，揭示相变蓄热装置匹配机理；
（3）太阳能热诱导相变蓄热集热墙被动建筑自然通风研究，基于水/冰/相变材料蓄能的太阳能-电-余热综合利用研究。
研究特色：
（1）阐明了半周加热、半周绝热的非均匀热流边界条件下熔盐吸热管内热传导与对流换热的规律。
（2）提出了一种可提高单位体积有效蓄热容量的熔融盐高温斜温层混合蓄热方法；建立了熔盐球形填充床显热和潜热蓄热的传热模型，归纳了评价蓄热系统综合性能的准则。
3）低温余热高效利用
重点研究子方向：
1、基于低品位热能的膜式常压吸收式新型热泵系统的应用基础研究及技术开发；
2、基于膜技术及溶液吸收的空气调节的热动力学过程及单元技术；
3、低温余热驱动的冷冻浓缩与冰蓄冷的关键技术；
4、基于低品位余热高效回收利用的热声制冷与发电单元技术；
5、低温制冷设备中的超疏水表面改性研究；
5、膜式加湿减湿海水淡化系统。
研究特色：
（1）阐明了流道耦合传热传质机理，导出了能普适反映结构、材料、流体对热质交换器整体效率影响的准则式；阐明了动力余热与非稳定太阳能、环境能源等多能源驱动的膜式液体除湿系统热动力循环耦合与能量转换机理。
（2）揭示了升温型热泵系统各单元不可逆损失机理，阐明了不可逆损失来源，提出了提高升温型热泵效率的新方法。
（3）研发了风力驱动的户外全方位信息展示方法、设备及控制系统，并且完成了东莞理工学院首例重大科技成果转化；
（4）研制了冷冻浓缩机：维C和风味物质保存99%；能耗不到离心过滤法的20%；冰床融化后，水的纯度达到99.9%；溶质损失不到0.1％。
4）生物质能高效利用及能源材料研究
重点研究子方向：
1、生物质能的高效转化与综合利用研究；
2、可再生能源捕获、转化与储存等关键能源材料研究。
研究特色：
（1）开展了生物质能分级利用所需高效新型催化剂的设计、制备与性能评价的基础研究；进行了生物质催化热解和催化水热转化新技术开发，开展了生物油提质与高值化转化研究，开发了生物质能规模化综合利用的工艺、装备与技术。
（2）开展了类石墨烯、过渡金属化合物纳米晶的宏量可控制备、功能化设计及其新能源应用性能评价研究，尤其聚焦于类石墨烯基电极材料、过渡金属碳/氮化物电催化材料、二硫化钼基能源功能材料、新型光催化材料等基础研究与应用技术开发。