Skladištenje energije materijala s promjenom faze igra značajnu ulogu u poboljšanju energetske učinkovitosti i korištenju obnovljive energije. Posljednjih godina opsežno su proučavani materijali s promjenom faze (PCM) za pohranu energije i toplinsku regulaciju u opremi i zgradama. Međutim, veliki udio PCM-a dobiva se iz industrijskih proizvoda-na bazi fosilnih goriva kao što je parafinski vosak, a sirovi PCM-ovi suočavaju se s problemima uključujući curenje i ograničenu funkcionalnost. Materijali za kapsuliranje kao što su ekspandirani grafit, grafen i mikrokapsule obično se koriste za PCM pakiranja. Većina ovih materijala za kapsuliranje potječe iz naftnih derivata, koje karakteriziraju složeni procesi pripreme, visoki troškovi i značajno onečišćenje.
U međuvremenu, energija biomase čini 10%–14% globalne potrošnje energije, služeći kao glavni globalni izvor energije i međunarodno priznata obnovljiva energija bez-ugljika. Materijali od biomase pokazuju prednosti uključujući jaku sposobnost adsorpcije, veliku dostupnost, nisku cijenu i prihvatljivost za okoliš. Iskorištavajući prednosti-stabilizacije morfologije aktivnog ugljena-izvedenog iz biomase, proizvedeni PCM-ovi mogu pohraniti više toplinske energije tijekom faznih prijelaza, održavajući temperature okoline unutar ugodnog raspona za postizanje-učinaka uštede energije i-smanjenja emisije. Shodno tome, istraživanje obnovljivih materijala-na bazi biomase i razvoj bio{11}}PCM-ova predstavljaju buduće trendove u industriji.
Što se tiče odabira materijala, porozni materijali na biološkoj-temelji-sa svojom niskom cijenom, kompatibilnošću s okolišem i širokom primjenom-mogu učinkovito poslužiti kao pomoćni materijali za pripremu-kompozitnih PCM-ova na bazi-bio-stabilnih oblika. Većina pratećih materijala za kompozitne PCM-ove izvedena je iz naftnih derivata, suočavajući se s izazovima kao što su složeni procesi pripreme, visoki troškovi i veliko zagađenje. S obzirom na nestašicu fosilnih goriva i zabrinutost za okoliš, bio-potporni materijali, zahvaljujući svojoj biorazgradivosti i obnovljivosti, predstavljaju održivo rješenje i neizbježan trend. Obilje obnovljivih bio-materijala može se dobiti iz biljaka, životinja i mikroorganizama. Materijali koji se temelje na prirodnim bio{11}}poroznim strukturama olakšavaju adsorpciju PCM-a i pojednostavljuju pripremu oblik{12}}kompozitnih PCM-ova. Potpuna upotreba biološki-resursa usklađena je sa zelenim i održivim razvojnim strategijama.
Bio{0}}materijali općenito sadrže bogate izvore ugljika; karbonizacijom i daljnjom preradom njihove se porozne strukture mogu rekonfigurirati. U bio-temeljenim materijalima s međusobno povezanim poroznim arhitekturama, umrežene-ugljične mreže pružaju toplinski vodljive putove, dok porozne strukture nude prostorno skladištenje PCM-ova. Korištenje bio-materijala u određenoj mjeri smanjuje ovisnost o nafti.
Potporni materijali od biomase naširoko se primjenjuju u pripremi poroznih funkcionalnih materijala zbog svoje obilne dostupnosti, niske cijene, ekološke prihvatljivosti i obnovljivosti. PCM-ovi za biomasu pokazuju prednosti kao što su ne-toksičnost, ne-korozivnost i izvrsna biokompatibilnost. Kompozitni PCM-ovi za biomasu pokazuju jednostavne procese pripreme, vrhunske performanse i kontroliranu regulaciju temperature. Međutim, trenutno istraživanje i razvoj materijala iz biomase i dalje su nedostatni. Imperativ je kontinuirano istraživanje biomase i njenih derivata, zajedno s novim metodama za pripremu PCM-a od porozne biomase.
Izgledi za budućnost:
Unatoč postignućima u kompozitnim materijalima za pohranu energije s promjenom faze-koje iskorištavaju obilnu dostupnost sirovina biomase, vrhunsku izvedbu kompozitnih PCM-ova-izvedenih iz biomase i širok potencijal primjene-i dalje postoji nekoliko izazova.
(1) Propuštanje tijekom faznih prijelaza kruto-tekuće: potrebno je proaktivno istraživanje latentnih svojstava biomase i njezinih derivata kako bi se identificirali optimalni omjeri sastava i reguliralo ponašanje faznog prijelaza PCM-ova biomase.
(2) Složeni procesi pripreme i visoki troškovi: moraju se razviti inovativne metode pripreme kompozitnih PCM-ova na bazi bio-kako bi se pojednostavili procesi i smanjili troškovi.
(3) Ograničena funkcionalnost i izvedba: istraživanje bi se trebalo usredotočiti na prilagođavanje PCM-ova biomase za različite scenarije primjene, razvijajući višenamjenske varijante kako bi se poboljšala sveobuhvatna praktičnost.
