Shranjevanje energije v materialu s spremembo faze ima pomembno vlogo pri izboljšanju energetske učinkovitosti in uporabi obnovljive energije. V zadnjih letih so bili materiali s fazno spremembo (PCM) za shranjevanje energije in toplotno regulacijo v opremi in zgradbah obsežno preučevani. Vendar velik delež PCM-jev izhaja iz industrijskih izdelkov-na osnovi fosilnih goriv, kot je parafinski vosek, surovi PCM-ji pa se soočajo s težavami, vključno z uhajanjem in omejeno funkcionalnostjo. Materiali za kapsuliranje, kot so ekspandirani grafit, grafen in mikrokapsule, se običajno uporabljajo za embalažo PCM. Večina teh materialov za inkapsulacijo izvira iz naftnih derivatov, za katere so značilni zapleteni postopki priprave, visoki stroški in znatno onesnaževanje.
Medtem energija iz biomase predstavlja 10 %–14 % svetovne porabe energije in je glavni svetovni vir energije ter mednarodno priznana obnovljiva energija brez-ogljika. Materiali iz biomase kažejo prednosti, vključno z močno adsorpcijsko sposobnostjo, obilno razpoložljivostjo, nizkimi stroški in prijaznostjo do okolja. Z izkoriščanjem morfoloških-stabilizirajočih prednosti aktivnega oglja-iz biomase lahko izdelani PCM shranijo več toplotne energije med faznimi prehodi, ohranjajo temperature okolja v udobnem razponu za doseganje-učinkov-varčevanja z energijo in-zmanjševanja emisij. Zato predstavljata prihodnje trende v industriji raziskovanje materialov-na osnovi obnovljive biomase in razvoj bio{11}}PCM.
Kar zadeva izbiro materiala, lahko porozni materiali na biološki-osnovi-s svojo nizko ceno, okoljsko združljivostjo in široko uporabnostjo-učinkovito služijo kot podporni materiali za pripravo-oblikovno stabilnih bio-kompozitnih PCM. Večina podpornih materialov za kompozitne PCM je pridobljenih iz naftnih derivatov, ki se soočajo z izzivi, kot so zapleteni postopki priprave, visoki stroški in močno onesnaženje. Glede na pomanjkanje fosilnih goriv in skrbi za okolje predstavljajo podporni materiali na biološki- osnovi zaradi svoje biorazgradljivosti in obnovljivosti izvedljiva rešitev in neizogiben trend. Obilje obnovljivih bio-materialov je mogoče pridobiti iz rastlin, živali in mikroorganizmov. Materiali, ki temeljijo na naravnih bio{11}}poroznih strukturah, olajšajo adsorpcijo PCM in poenostavijo pripravo obliko{12}}kompozitnih PCM. Popolna uporaba bio{14}}osnovanih virov je usklajena z zelenimi in trajnostnimi razvojnimi strategijami.
Bio{0}}materiali na splošno vsebujejo bogate vire ogljika; s karbonizacijo in nadaljnjo obdelavo je mogoče njihove porozne strukture preoblikovati. V bio-materialih z medsebojno povezanimi poroznimi arhitekturami navzkrižno-povezana ogljikova omrežja zagotavljajo toplotno prevodne poti, medtem ko porozne strukture nudijo prostorsko shranjevanje za PCM. Uporaba bio-materialov do določene mere zmanjša odvisnost od nafte.
Podporni materiali za biomaso se pogosto uporabljajo pri pripravi poroznih funkcionalnih materialov zaradi svoje obilne razpoložljivosti, nizkih stroškov, okolju prijaznosti in obnovljivosti. PCM za biomaso izkazujejo prednosti, kot so ne-toksičnost, ne-jedkost in odlična biokompatibilnost. Kompozitni PCM na biomaso prikazujejo preproste postopke priprave, vrhunsko zmogljivost in nadzorovano regulacijo temperature. Vendar trenutne raziskave in razvoj materialov iz biomase ostajajo nezadostni. Nujno je nadaljevanje raziskovanja biomase in njenih derivatov, skupaj z novimi metodami za pripravo PCM porozne biomase.
Obeti za prihodnost:
Kljub dosežkom pri kompozitnih materialih za shranjevanje energije, ki spreminjajo fazo,-ki izkoriščajo obilno razpoložljivost surovin iz biomase, vrhunsko učinkovitost-kompozitnih PCM, pridobljenih iz biomase, in širok potencial uporabe-še vedno obstaja več izzivov.
(1) Uhajanje med faznimi prehodi med trdno-tekočo: proaktivno raziskovanje latentnih lastnosti biomase in njenih derivatov je potrebno za identifikacijo optimalnih razmerij sestave in uravnavanje obnašanja faznega prehoda PCM biomase.
(2) Zapleteni postopki priprave in visoki stroški: Razviti je treba inovativne metode priprave za bio-kompozitne PCM, da se poenostavijo procesi in zmanjšajo stroški.
(3) Omejena funkcionalnost in zmogljivost: raziskave bi se morale osredotočiti na prilagajanje biomasnih PCM za različne scenarije uporabe, razvoj večnamenskih različic za izboljšanje celovite praktičnosti.
