Magazynowanie energii w materiałach przemiany fazowej odgrywa znaczącą rolę w poprawie efektywności energetycznej i wykorzystaniu energii odnawialnej. W ostatnich latach szeroko badano materiały o przemianie fazowej (PCM) do magazynowania energii i regulacji termicznej w sprzęcie i budynkach. Jednak duża część PCM pochodzi z produktów przemysłowych-na bazie paliw kopalnych, takich jak wosk parafinowy, a surowe PCM wiążą się z problemami, takimi jak wycieki i ograniczona funkcjonalność. Do opakowań PCM zwykle stosuje się materiały kapsułkujące, takie jak grafit ekspandowany, grafen i mikrokapsułki. Większość tych materiałów kapsułkujących pochodzi z pochodnych ropy naftowej, charakteryzujących się złożonymi procesami przygotowania, wysokimi kosztami i znacznymi zanieczyszczeniami.
Tymczasem energia z biomasy odpowiada za 10–14% światowego zużycia energii, stanowiąc główne światowe źródło energii i cieszącą się międzynarodowym uznaniem energię odnawialną o zerowej-emisyjności. Materiały biomasowe wykazują zalety, w tym dużą zdolność adsorpcji, dużą dostępność, niski koszt i przyjazność dla środowiska. Wykorzystując-stabilizujące właściwości węgla aktywnego pochodzącego z biomasy-, wytworzone PCM mogą magazynować więcej energii cieplnej podczas przejść fazowych, utrzymując temperaturę otoczenia w komfortowym zakresie, aby osiągnąć-oszczędność energii i{8}}redukcję emisji. W związku z tym badanie materiałów-na bazie odnawialnej biomasy i opracowywanie-kompozytów PCM pochodzących z biomasy reprezentuje przyszłe trendy w branży.
Jeśli chodzi o dobór materiałów, bio-materiały porowate-ze względu na ich niski koszt, zgodność ze środowiskiem i szerokie zastosowanie-mogą skutecznie służyć jako materiały pomocnicze do przygotowania-stabilnych kształtowo-kompozytowych materiałów PCM na bazie bio. Większość materiałów pomocniczych do kompozytowych PCM pochodzi z pochodnych ropy naftowej, co wiąże się z takimi wyzwaniami, jak złożone procesy przygotowania, wysokie koszty i duże zanieczyszczenia. Biorąc pod uwagę niedobór paliw kopalnych i problemy środowiskowe, bio-materiały pomocnicze, ze względu na ich biodegradowalność i odnawialność, stanowią realne rozwiązanie i nieunikniony trend. Obfite odnawialne materiały biologiczne- mogą pochodzić z roślin, zwierząt i mikroorganizmów. Materiały oparte na naturalnych-bioporowatych strukturach ułatwiają adsorpcję PCM i upraszczają przygotowanie-kompozytowych materiałów PCM o stabilnym kształcie. Pełne wykorzystanie zasobów biologicznych-jest zgodne ze strategiami ekologicznego i zrównoważonego rozwoju.
Biomateriały-z reguły zawierają bogate źródła węgla; poprzez karbonizację i dalszą obróbkę ich porowate struktury można ponownie skonfigurować. W materiałach biologicznych o wzajemnie połączonych porowatych architekturach-usieciowane sieci węglowe zapewniają ścieżki przewodzenia ciepła, podczas gdy porowate struktury zapewniają przestrzenne magazynowanie PCM. Stosowanie biomateriałów-zmniejsza w pewnym stopniu zależność od ropy naftowej.
Materiały pomocnicze z biomasy są szeroko stosowane w przygotowaniu porowatych materiałów funkcjonalnych ze względu na ich dużą dostępność, niski koszt, przyjazność dla środowiska i odnawialność. PCM z biomasy wykazują takie zalety, jak nie-toksyczność,-niekorozyjność i doskonała biokompatybilność. Kompozytowe PCM z biomasy charakteryzują się prostymi procesami przygotowania, doskonałą wydajnością i kontrolowaną regulacją temperatury. Jednakże obecne badania i rozwój materiałów z biomasy są nadal niewystarczające. Niezbędne są dalsze badania biomasy i jej materiałów pochodnych, a także nowatorskie metody przygotowania porowatego PCM z biomasy.
Perspektywy na przyszłość:
Pomimo osiągnięć w dziedzinie kompozytowych materiałów do magazynowania energii ze zmianą fazy-wykorzystujących obfitą dostępność surowców z biomasy, doskonałą wydajność-kompozytowych materiałów PCM pochodzących z biomasy oraz szeroki potencjał zastosowań-utrzymuje się kilka wyzwań.
(1) Wyciek podczas przemian fazowych w ciało stałe-ciekłość: aktywne badanie ukrytych właściwości biomasy i jej pochodnych jest wymagane w celu zidentyfikowania optymalnych proporcji składu i uregulowania przejścia fazowego PCM z biomasy.
(2) Złożone procesy przygotowania i wysokie koszty: należy opracować innowacyjne metody przygotowania kompozytowych PCM na bazie biologicznej-, aby usprawnić procesy i obniżyć koszty.
(3) Ograniczona funkcjonalność i wydajność: badania powinny koncentrować się na dostosowywaniu PCM z biomasy do różnych scenariuszy zastosowań, opracowując wielofunkcyjne warianty w celu zwiększenia wszechstronnej praktyczności.
