Faseændringsmaterialeenergilagring spiller en væsentlig rolle i at forbedre energieffektiviteten og udnytte vedvarende energi. I de senere år er faseændringsmaterialer (PCM) til energilagring og termisk regulering i udstyr og bygninger blevet grundigt undersøgt. En stor del af PCM'er er dog afledt af fossilt brændstof-baserede industriprodukter såsom paraffinvoks, og rå PCM'er har problemer, herunder lækage og begrænset funktionalitet. Indkapslingsmaterialer såsom ekspanderet grafit, grafen og mikrokapsler anvendes typisk til PCM-pakning. De fleste af disse indkapslingsmaterialer stammer fra petroleumsderivater, karakteriseret ved komplekse fremstillingsprocesser, høje omkostninger og betydelig forurening.
I mellemtiden tegner biomasseenergi sig for 10 %-14 % af det globale energiforbrug og fungerer som en vigtig global energikilde og en internationalt anerkendt kulstoffri vedvarende energi. Biomassematerialer udviser fordele, herunder stærk adsorptionskapacitet, rigelig tilgængelighed, lave omkostninger og miljøvenlighed. Ved at udnytte de morfologiske-stabiliserende fordele ved biomasse-afledt aktivt kul, kan fremstillede PCM'er lagre mere termisk energi under faseovergange og holde omgivelsestemperaturerne inden for et behageligt område for at opnå energi-besparelse og emissionsreduktionseffekter-. Derfor repræsenterer udforskning af vedvarende biomasse-baserede materialer og udvikling af bio-fremskaffede PCM'er fremtidige tendenser i branchen.
Med hensyn til materialevalg kan bio-baserede porøse materialer-med deres lave omkostninger, miljømæssige kompatibilitet og brede anvendelighed-effektivt tjene som støttematerialer til fremstilling af form-stabile bio-baserede komposit-PCM'er. De fleste støttematerialer til komposit-PCM'er er afledt af råoliederivater, der står over for udfordringer som komplekse forberedelsesprocesser, høje omkostninger og kraftig forurening. I betragtning af manglen på fossile brændstoffer og miljøhensyn udgør bio-baserede støttematerialer på grund af deres bionedbrydelighed og fornybarhed en holdbar løsning og en uundgåelig tendens. Rigelige vedvarende bio-baserede materialer kan hentes fra planter, dyr og mikroorganismer. Materialer baseret på naturlige -bioporøse strukturer letter PCM-adsorption og forenkler fremstillingen af formstabile-komposit-PCM'er. Fuld udnyttelse af bio-baserede ressourcer stemmer overens med grønne og bæredygtige udviklingsstrategier.
Bio-baserede materialer indeholder generelt rige kulstofkilder; gennem karbonisering og yderligere forarbejdning kan deres porøse strukturer omkonfigureres. I bio-baserede materialer med indbyrdes forbundne porøse arkitekturer giver tværbundne kulstofnetværk termisk ledende veje, mens de porøse strukturer tilbyder rumlig lagring af PCM'er. Brugen af bio-baserede materialer reducerer til en vis grad afhængigheden af petroleum.
Biomassebærende materialer anvendes i vid udstrækning i porøse funktionelle materialer til fremstilling på grund af deres rigelige tilgængelighed, lave omkostninger, miljøvenlighed og fornybarhed. Biomasse PCM'er udviser fordele såsom ikke-toksicitet, ikke-ætsende og fremragende biokompatibilitet. Komposit biomasse PCM'er demonstrerer enkle forberedelsesprocesser, overlegen ydeevne og kontrollerbar temperaturregulering. Den nuværende forskning og udvikling af biomassematerialer er dog stadig utilstrækkelig. Fortsat udforskning af biomasse og dens afledte materialer sammen med nye metoder til fremstilling af porøs biomasse PCM er bydende nødvendigt.
Fremtidsudsigter:
På trods af resultater inden for kompositfaseændringer, energilagringsmaterialer-udnyttelse af den rigelige tilgængelighed af biomasseråmaterialer, overlegen ydeevne af biomasseafledte-komposit-PCM'er og et bredt anvendelsespotentiale-vedvarer der adskillige udfordringer.
(1) Lækage under fast-væskefaseovergange: Proaktiv udforskning af biomassens latente egenskaber og dens derivater er påkrævet for at identificere optimale sammensætningsforhold og regulere faseovergangsadfærden af biomasse-PCM'er.
(2) Komplekse forberedelsesprocesser og høje omkostninger: Innovative forberedelsesmetoder til bio-baserede sammensatte PCM'er skal udvikles for at strømline processer og reducere omkostningerne.
(3) Begrænset funktionalitet og ydeevne: Forskning bør fokusere på at skræddersy biomasse PCM'er til forskellige anvendelsesscenarier, udvikling af multifunktionelle varianter for at forbedre omfattende praktiske muligheder.
