Faseendringsmateriell energilagring spiller en betydelig rolle i å forbedre energieffektiviteten og utnytte fornybar energi. De siste årene har faseendringsmaterialer (PCM) for energilagring og termisk regulering i utstyr og bygninger blitt omfattende studert. Imidlertid er en stor andel av PCM-er avledet fra fossilt brensel-baserte industriprodukter som parafinvoks, og rå PCM-er har problemer, inkludert lekkasje og begrenset funksjonalitet. Innkapslingsmaterialer som ekspandert grafitt, grafen og mikrokapsler brukes vanligvis til PCM-emballasje. De fleste av disse innkapslingsmaterialene stammer fra petroleumsderivater, preget av komplekse forberedelsesprosesser, høye kostnader og betydelig forurensning.
I mellomtiden står biomasseenergi for 10–14 % av det globale energiforbruket, og fungerer som en viktig global energikilde og en internasjonalt anerkjent null-karbon fornybar energi. Biomassematerialer viser fordeler, inkludert sterk adsorpsjonskapasitet, rikelig tilgjengelighet, lave kostnader og miljøvennlighet. Ved å utnytte morfologien-stabiliserende fordeler av biomasse-avledet aktivert karbon, kan fabrikkerte PCM-er lagre mer termisk energi under faseoverganger, og opprettholde omgivelsestemperaturer innenfor et komfortabelt område for å oppnå energi-besparelse og utslippsreduksjonseffekter-. Utforsking av fornybare{10}}baserte biomassematerialer og utvikling av bio-baserte PCM-er representerer følgelig fremtidige trender i bransjen.
Når det gjelder materialvalg, kan bio-baserte porøse materialer-med sine lave kostnader, miljøkompatibilitet og brede anvendelighet- effektivt tjene som støttematerialer for å forberede form-stabile bio-baserte kompositt-PCM-er. De fleste støttematerialer for kompositt-PCM-er er avledet fra petroleumsderivater, og står overfor utfordringer som komplekse forberedelsesprosesser, høye kostnader og kraftig forurensning. Gitt mangelen på fossilt brensel og miljøhensyn, er bio-baserte støttematerialer, på grunn av deres biologiske nedbrytbarhet og fornybarhet, en levedyktig løsning og en uunngåelig trend. Rikelig med fornybare bio-baserte materialer kan hentes fra planter, dyr og mikroorganismer. Materialer basert på naturlige-bioporøse strukturer letter PCM-adsorpsjon og forenkler fremstillingen av formstabile-kompositt-PCMer. Full utnyttelse av bio-baserte ressurser er i tråd med grønne og bærekraftige utviklingsstrategier.
Bio-baserte materialer inneholder vanligvis rike karbonkilder; gjennom karbonisering og videre prosessering kan deres porøse strukturer rekonfigureres. I bio-baserte materialer med sammenkoblede porøse arkitekturer gir kryss-koblede karbonnettverk termisk ledende veier, mens de porøse strukturene tilbyr romlig lagring for PCM-er. Bruken av bio-baserte materialer reduserer avhengigheten av petroleum til en viss grad.
Biomassestøttematerialer brukes mye i porøse funksjonelle materialer på grunn av deres rikelig tilgjengelighet, lave kostnader, miljøvennlighet og fornybarhet. Biomasse PCM-er viser fordeler som ikke-toksisitet, ikke-korrosivitet og utmerket biokompatibilitet. Kompositt biomasse PCM demonstrerer enkle forberedelsesprosesser, overlegen ytelse og kontrollerbar temperaturregulering. Nåværende forskning og utvikling av biomassematerialer er imidlertid fortsatt utilstrekkelig. Fortsatt utforskning av biomasse og dens avledede materialer, sammen med nye metoder for å tilberede porøs biomasse PCM er avgjørende.
Fremtidsutsikter:
Til tross for prestasjoner innen komposittfaseendring, energilagringsmaterialer-utnyttelse av rikelig tilgjengelighet av biomasseråmaterialer, overlegen ytelse til biomasse-avledede kompositt-PCM-er og bredt brukspotensiale-vedvarer det flere utfordringer.
(1) Lekkasje under fast-flytende faseoverganger: Proaktiv utforskning av de latente egenskapene til biomasse og dens derivater er nødvendig for å identifisere optimale sammensetningsforhold og regulere faseovergangsatferden til biomasse-PCM.
(2) Komplekse forberedelsesprosesser og høye kostnader: Innovative forberedelsesmetoder for bio-baserte kompositt-PCM-er må utvikles for å strømlinjeforme prosessene og redusere kostnadene.
(3) Begrenset funksjonalitet og ytelse: Forskning bør fokusere på å skreddersy biomasse PCMer for ulike applikasjonsscenarier, utvikle multifunksjonelle varianter for å forbedre omfattende praktiske egenskaper.
