Съхраняването на енергия от материал с фазова промяна играе важна роля за подобряване на енергийната ефективност и използване на възобновяема енергия. През последните години материалите с фазова промяна (PCM) за съхранение на енергия и термично регулиране в оборудване и сгради са широко проучени. Голяма част от PCM обаче се извличат от промишлени продукти-на базата на изкопаеми горива, като парафинов восък, а суровите PCM са изправени пред проблеми, включително изтичане и ограничена функционалност. Материали за капсулиране като експандиран графит, графен и микрокапсули обикновено се използват за PCM опаковки. Повечето от тези материали за капсулиране произхождат от петролни деривати, характеризиращи се със сложни процеси на приготвяне, високи разходи и значително замърсяване.
Междувременно енергията от биомаса представлява 10%–14% от световното потребление на енергия, като служи като основен глобален енергиен източник и международно призната възобновяема енергия с нулев-въглерод. Материалите от биомаса показват предимства, включително силен адсорбционен капацитет, изобилна наличност, ниска цена и екологичност. Възползвайки се от стабилизиращите морфологията-ползите на извлечения-от биомаса активен въглен, произведените PCM могат да съхраняват повече топлинна енергия по време на фазови преходи, поддържайки околните температури в рамките на удобен диапазон за постигане на-ефекти за пестене на енергия и-намаляване на емисиите. Следователно, проучването на възобновяеми материали-на базата на биомаса и разработването на-PCM с биологични източници представляват бъдещи тенденции в индустрията.
По отношение на избора на материал, био{0}}порестите материали-с тяхната ниска цена, съвместимост с околната среда и широка приложимост-могат ефективно да служат като поддържащи материали за изготвяне на-стабилни във формата био-композитни PCMs. Повечето поддържащи материали за композитни PCM се извличат от петролни деривати, изправени пред предизвикателства като сложни процеси на подготовка, високи разходи и тежко замърсяване. Като се има предвид недостигът на изкопаеми горива и опасенията за околната среда, поддържащите материали на био- основа, поради тяхната биоразградимост и възобновяемост, представляват жизнеспособно решение и неизбежна тенденция. Изобилието от възобновяеми био-материали може да бъде получено от растения, животни и микроорганизми. Материалите, базирани на естествени био-порести структури, улесняват адсорбцията на PCM и опростяват подготовката на-формоустойчиви композитни PCM. Пълното използване на био{14}}ресурси е в съответствие със стратегиите за екологично и устойчиво развитие.
Био{0}}базираните материали обикновено съдържат богати източници на въглерод; чрез карбонизация и по-нататъшна обработка техните порести структури могат да бъдат преконфигурирани. В био-базирани материали с взаимосвързани порести архитектури кръстосано-свързаните въглеродни мрежи осигуряват топлопроводими пътища, докато порестите структури предлагат пространствено съхранение за PCM. Използването на материали на био- основа намалява до известна степен зависимостта от петрола.
Материалите за поддържане на биомаса се прилагат широко в подготовката на порести функционални материали поради тяхната изобилна наличност, ниска цена, екологосъобразност и възобновяемост. PCM за биомаса показват предимства като не-токсичност, не-корозивност и отлична биосъвместимост. Композитните PCM от биомаса демонстрират прости процеси на подготовка, превъзходна производителност и контролируемо регулиране на температурата. Въпреки това, настоящите изследвания и разработки на материали от биомаса остават недостатъчни. Продължаващото изследване на биомасата и нейните производни материали, заедно с нови методи за приготвяне на пореста биомаса PCM е наложително.
Бъдещи перспективи:
Въпреки постиженията в композитните материали за съхранение на енергия с промяна на фазата-използване на изобилието от суровини от биомаса, превъзходна производителност на-извлечени от биомаса композитни PCMs и широк потенциал за приложение-няколко предизвикателства остават.
(1) Изтичане по време на фазови преходи на твърдо-течно състояние: Необходимо е проактивно изследване на латентните свойства на биомасата и нейните производни, за да се идентифицират оптималните съотношения на състава и да се регулира поведението на фазовия преход на PCM от биомаса.
(2) Сложни процеси на подготовка и високи разходи: Трябва да се разработят иновативни методи за подготовка на био-композитни РСМ, за да се рационализират процесите и да се намалят разходите.
(3) Ограничена функционалност и производителност: Изследванията трябва да се съсредоточат върху адаптирането на PCM за биомаса за различни сценарии на приложение, разработване на многофункционални варианти за подобряване на цялостната практичност.
