Fasförändringsmaterialenergilagring spelar en viktig roll för att förbättra energieffektiviteten och utnyttja förnybar energi. Under senare år har fasförändringsmaterial (PCM) för energilagring och termisk reglering i utrustning och byggnader studerats omfattande. En stor del av PCM härrör dock från fossilbränsle-baserade industriprodukter som paraffinvax, och obearbetade PCM:er har problem som läckage och begränsad funktionalitet. Inkapslingsmaterial som expanderad grafit, grafen och mikrokapslar används vanligtvis för PCM-förpackningar. De flesta av dessa inkapslingsmaterial kommer från petroleumderivat, kännetecknade av komplexa beredningsprocesser, höga kostnader och betydande föroreningar.
Samtidigt står biomassaenergi för 10–14 % av den globala energiförbrukningen, och fungerar som en viktig global energikälla och en internationellt erkänd förnybar energi utan-koldioxid. Biomassamaterial uppvisar fördelar inklusive stark adsorptionskapacitet, riklig tillgänglighet, låg kostnad och miljövänlighet. Genom att utnyttja de morfologiska-stabiliserande fördelarna med biomassa-härlett aktivt kol, kan tillverkade PCM:er lagra mer termisk energi under fasövergångar, och bibehålla omgivningstemperaturerna inom ett bekvämt område för att uppnå energi-besparings- och utsläppsminskningseffekter-. Att utforska förnybar biomassa-baserade material och utveckla bio-baserade PCM representerar därför framtida trender i branschen.
När det gäller materialval kan bio-baserade porösa material-med sin låga kostnad, miljökompatibilitet och breda användbarhet- effektivt fungera som stödmaterial för att framställa form-stabila bio-baserade komposit-PCM. De flesta stödmaterial för komposit-PCM är härledda från petroleumderivat, som står inför utmaningar som komplexa beredningsprocesser, höga kostnader och kraftiga föroreningar. Med tanke på bristen på fossila bränslen och miljöhänsyn utgör bio-baserade stödmaterial, på grund av sin biologiska nedbrytbarhet och förnybarhet, en hållbar lösning och en oundviklig trend. Rikliga förnybara bio-baserade material kan hämtas från växter, djur och mikroorganismer. Material baserade på naturliga bio-porösa strukturer underlättar PCM-adsorption och förenklar framställningen av formstabila-komposit-PCM. Att fullt utnyttja bio-baserade resurser är i linje med strategier för grön och hållbar utveckling.
Bio-baserade material innehåller i allmänhet rika kolkällor; genom förkolning och vidare bearbetning kan deras porösa strukturer omkonfigureras. I bio-baserade material med sammankopplade porösa arkitekturer ger tvär-kolnätverk termiskt ledande vägar, medan de porösa strukturerna erbjuder rumslig lagring för PCM. Användningen av bio-baserade material minskar beroendet av petroleum i viss utsträckning.
Stödmaterial för biomassa används i stor utsträckning vid beredning av porösa funktionella material på grund av deras rikliga tillgänglighet, låga kostnad, miljövänlighet och förnybarhet. Biomassa PCM uppvisar fördelar som icke-toxicitet, icke-frätande förmåga och utmärkt biokompatibilitet. PCM för sammansatt biomassa visar enkla beredningsprocesser, överlägsen prestanda och kontrollerbar temperaturreglering. Den nuvarande forskningen och utvecklingen av biomassamaterial är dock fortfarande otillräcklig. Fortsatt utforskning av biomassa och dess derivatmaterial, tillsammans med nya metoder för att framställa porös biomassa PCM är absolut nödvändigt.
Framtidsutsikter:
Trots framgångar inom kompositfasförändringar av energilagringsmaterial-som utnyttjar den rikliga tillgången på biomassaråmaterial, överlägsen prestanda hos biomassa-härledda komposit-PCM och bred tillämpningspotential- kvarstår flera utmaningar.
(1) Läckage under fast-vätskefasövergångar: Proaktiv utforskning av de latenta egenskaperna hos biomassa och dess derivat krävs för att identifiera optimala sammansättningsförhållanden och reglera fasövergångsbeteendet hos biomassa PCM.
(2) Komplexa beredningsprocesser och höga kostnader: Innovativa beredningsmetoder för bio-baserade komposit-PCM måste utvecklas för att effektivisera processer och minska kostnaderna.
(3) Begränsad funktionalitet och prestanda: Forskning bör inriktas på att skräddarsy biomassa PCM för olika tillämpningsscenarier, utveckla multifunktionella varianter för att förbättra omfattande praktiska funktioner.
