閉式循環的工質選用是一個十分重要的問題。理想的工質必須具有良好的物理化學、熱力學、傳熱和流體力學等綜合性能。選擇工質時必須考慮如下幾項原則：
①工質的工作壓力要適中，使整個循環處於一個不太高的正壓之下。
②單位功率的工質體積流量要小，有利於減少設備尺寸。
③化學性能穩定，不易老化分解。
④不易燃，不易爆，無毒性，不汙染環境。
⑤對金屬無腐蝕作用。
⑥用過的工質易於處理或再生。
閉式循環中，溫、冷海水都不直接與工質接觸，不會發生溶解在海水中的不凝結氣體進入循環係統的問題。另外，其係統中工質蒸汽壓力一般均大於大氣壓，從而閉式係統運行時不須抽除不凝結性氣體。這樣可以減少廠用電。
使用閉式循環克服了海洋熱能電站單機功率受限製的缺點，低沸點工質汽輪機的體積和成本大大低於開式循環汽輪機。但是，采用閉式循環又帶來其他一些問題。
首先，閉式循環必須使用體積巨大的表麵式蒸發器和冷凝器。前麵說過，海洋熱能發電的熱效率是非常低的，隻有2％左右。這就意味著蒸發器和冷凝器都要傳遞比發出的功率大50倍左右的熱量。而同時，由於海洋熱能的溫差非常小，蒸發器和冷凝器的可用傳熱溫差隻有4～5℃。因此，其蒸發器和冷凝器的傳熱麵積將十分巨大。一個10萬千瓦的閉式循環海洋熱能電站的蒸發器和冷凝器的傳熱麵積均達100萬平方米左右，消耗的金屬量均在萬噸左右。這麼龐大的換熱器，其運行維護將是一項困難的任務。可以說，閉式循環把技術難題從汽輪機轉到了蒸發器和冷凝器上了。其次，由於使用了表麵式的蒸發器和冷凝器，傳熱麵不可避免的玷汙將增大傳熱熱阻，減少有用的溫差，這將導致發電能力的下降。
除此之外，閉式循環不能副產淡水，這就使其經濟價值進一步減少。當然，對於漂浮式電站，淡水的經濟價值比較有限，這個缺點還不成為一個大問題。對於海島上的固定式電站，使用閉式循環的這個缺點就不能忽視了。
混合式循環係統
這也是一種可能的海洋熱能發電方式，它把開式循環和閉式循環結合起來，可以同時產生電能和淡水。混合式循環保留了閉式循環的整個回路。但是它不是把溫海水直接通進蒸發器去加熱低沸點工質，而是用溫海水減壓閃蒸出來的蒸汽作為蒸發器的熱源。這樣做可以免除蒸發器被海水腐蝕和海生物玷汙，同時還可以得到淡水。此外，蒸發器的高溫側由原來液體對流換熱轉變為蒸汽冷凝換熱，其放熱係數可有較大提高，從而可以減少蒸發器的換熱麵積。但是，混合式循環增加了海水閃蒸汽化這一環節，消耗了一部分溫海水的溫位，導致單位流量海水的發電量減少。這是混合式循環的明顯缺點。
3.全流循環係統
在上述的開式循環中，隻有一小部分閃蒸成蒸汽的溫海水參加到熱力循環中，大部分稍為降低了溫度的溫海水被拋棄掉了。為了把溫海水所含的熱量完全利用到其溫度等於冷海水的溫度，有人提出全流循環的概念。全流循環是指在循環中全部工質(溫海水，包括氣、液兩相)均參與膨脹做功的循環。
（1）基本的全流循環
從理論上看，這是非常有吸引力的，因為全流循環都可以從熱源的溫度膨脹到冷源的溫度，理論上可獲取最大的功。但實際上，全流循環存在著明顯的難以逾越的流體動力學難題。在全流膨脹過程中，按質量比隻有小部分工質轉化為氣態，但這部分氣態工質卻擁有幾乎全部的動能。而保留為液態的大部分工質，由於液體的體積基本上保持不變，基本不參與膨脹過程，因而它本身並沒有產生多少由熱能轉化來的動能。液相的速度主要是受汽相的推動和拖曳而得到的。這就表現為全流膨脹過程產生的氣液兩相流中，氣相和液相間存在著巨大的速度差。這個速度差的存在使得難以研製出有效的渦輪式全流膨脹機。如果按照氣相的速度設計渦輪式膨脹機，則液相部分將對渦輪產生強大的製動力。如果遷就液相的速度，則氣相部分就不能將其大部分的動能傳給渦輪機的轉子。這樣一台機器將會因效率太低而失去實用意義。
較有效的全流膨脹機是容積式的膨脹機，如汽缸活塞式、螺旋轉子式等。但容積式的膨脹機的容積通流能力和膨脹比均十分有限，用於海洋熱能這樣低品位熱能轉換時，其體積將十分龐火而失去實用意義。為了克服這個技術上的困難，出現了許多新的構思和設想。其中，以貝克和伊爾在1975年提出的把海洋熱能轉化成海水的勢能或動能，然後用水輪機來發電的構想最有代表性。該構想於1976年獲得美國專利，後來發展成為所謂泡沫提升循環和霧滴提升循環。
（2）泡沫提升循環
泡沫提升循環的基本原理是把加入成泡劑的溫海水送入處於真空狀態的發泡提升管底部，溫海水閃蒸汽化而全部變為泡沫，體積大大增加，向泡沫提升管的頂部膨脹。這種泡沫是水膜包圍著汽，汽和水同步提升，類似於容積式膨脹機。在泡沫提升管頂部，設置破沫裝置，泡沫破裂，汽水分離。分離出來的水已被提升到泡沫提升管頂部，具有一定的勢能，可以推動水輪發電機發電。分離出來的蒸汽由管道引到冷凝器被冷海水冷卻成冷凝水，使泡沫提升管保持真空狀態，使底部的泡沫可以源源不斷地向頂部流動。泡沫提升循環裝置，結構簡單，運行穩定可靠，並且使用水輪機代替汽輪機，體積大為減小，工程問題較易解決。但泡沫的產生和流動機理仍有待深入研究，能否實用化還是個問題。其最大的困難是為了形成穩定的泡沫，必須向海水中加入成泡劑，這將大大增加發電成本和汙染海洋環境。如果不能找到低成本、能回收或是能自然降解的成泡劑，則泡沫提升循環就難以實際使用。