Накопление энергии в материалах с фазовым переходом играет важную роль в повышении энергоэффективности и использовании возобновляемых источников энергии. В последние годы широко изучаются материалы с фазовым переходом (PCM) для хранения энергии и терморегуляции в оборудовании и зданиях. Однако значительная часть ПКМ производится из промышленных продуктов на основе ископаемого топлива-, таких как парафин, а необработанные ПКМ сталкиваются с проблемами, включая утечку и ограниченную функциональность. Для упаковки ПКМ обычно используются герметизирующие материалы, такие как расширенный графит, графен и микрокапсулы. Большинство этих герметизирующих материалов происходят из нефтепродуктов, характеризующихся сложными процессами приготовления, высокой стоимостью и значительным загрязнением.
Между тем, энергия биомассы составляет 10–14 % мирового потребления энергии, являясь основным глобальным источником энергии и международно признанным возобновляемым источником энергии с нулевым-углеродом. Материалы из биомассы обладают преимуществами, включая сильную адсорбционную способность, широкую доступность, низкую стоимость и экологичность. Используя преимущества морфологии,-стабилизирующие-полученный из биомассы активированный уголь, изготовленные ПКМ могут накапливать больше тепловой энергии во время фазовых переходов, поддерживая температуру окружающей среды в комфортном диапазоне для достижения эффектов -сбережения энергии и сокращения выбросов-. Следовательно, изучение материалов на основе возобновляемой биомассы-и разработка ПКМ-из биомассы представляют собой будущие тенденции в отрасли.
Что касается выбора материалов, то пористые материалы на -основе-благодаря своей низкой стоимости, экологической безопасности и широкой применимости-могут эффективно служить в качестве вспомогательных материалов для изготовления-стабильных по форме композитных ПКМ-на основе биоматериалов. Большинство вспомогательных материалов для композитных ПКМ получают из нефтепродуктов, что сталкивается с такими проблемами, как сложные процессы подготовки, высокие затраты и сильное загрязнение. Учитывая нехватку ископаемого топлива и экологические проблемы, вспомогательные материалы на биологической основе, благодаря своей биоразлагаемости и возобновляемости, представляют собой жизнеспособное решение и неизбежную тенденцию. Обильные возобновляемые материалы на биологической-основе могут быть получены из растений, животных и микроорганизмов. Материалы на основе природных био-пористых структур облегчают адсорбцию ПКМ и упрощают получение композитных ПКМ-стабильной формы. Полное использование био-ресурсов соответствует стратегиям зеленого и устойчивого развития.
Материалы на биологической-основе обычно содержат богатые источники углерода; за счет карбонизации и дальнейшей обработки их пористая структура может быть изменена. В материалах на биологической-основе с взаимосвязанной пористой архитектурой сшитые-углеродные сети обеспечивают пути теплопроводности, а пористые структуры обеспечивают пространственное хранение PCM. Использование материалов на биологической-основе в определенной степени снижает зависимость от нефти.
Вспомогательные материалы из биомассы широко применяются при приготовлении пористых функциональных материалов из-за их широкой доступности, низкой стоимости, экологичности и возможности возобновляемости. PCM из биомассы обладают такими преимуществами, как не-токсичность, не-коррозионная активность и отличная биосовместимость. ПКМ из композитной биомассы демонстрируют простые процессы приготовления, превосходную производительность и контролируемое регулирование температуры. Однако текущие исследования и разработки материалов из биомассы остаются недостаточными. Крайне важно продолжать исследование биомассы и ее производных материалов, а также новых методов приготовления пористой биомассы ПКМ.
Перспективы на будущее:
Несмотря на достижения в области композитных материалов для хранения энергии с фазовым переходом,-использующие обильную доступность сырья из биомассы, превосходные характеристики-полученных из биомассы композитных PCM и широкий потенциал применения-, сохраняется ряд проблем.
(1) Утечка во время фазовых переходов твердого тела-жидкости. Активное исследование скрытых свойств биомассы и ее производных необходимо для определения оптимальных соотношений состава и регулирования поведения ПКМ биомассы при фазовом переходе.
(2) Сложные процессы приготовления и высокие затраты: необходимо разработать инновационные методы приготовления композитных ПКМ на биологической основе, чтобы рационализировать процессы и снизить затраты.
(3) Ограниченная функциональность и производительность: исследования должны быть сосредоточены на адаптации PCM биомассы для различных сценариев применения, разработке многофункциональных вариантов для повышения комплексной практичности.
