Az energiahatékonyság javításában és a megújuló energia hasznosításában jelentős szerepet játszik a fázisváltó anyagú energiatárolás. Az elmúlt években alaposan tanulmányozták a fázisváltó anyagokat (PCM) az energiatárolásra és a berendezések és épületek hőszabályozására. A PCM-ek nagy része azonban fosszilis tüzelőanyag-{2}}alapú ipari termékekből, például paraffinviaszból származik, és a nyers PCM-ek olyan problémákkal szembesülnek, mint a szivárgás és a korlátozott funkcionalitás. A PCM-csomagoláshoz tipikusan kapszulázó anyagokat, például expandált grafitot, grafént és mikrokapszulákat használnak. Ezeknek a kapszulázó anyagoknak a többsége kőolajszármazékokból származik, amelyeket összetett előállítási folyamatok, magas költségek és jelentős szennyezés jellemez.
Mindeközben a biomassza-energia a globális energiafogyasztás 10–14%-át teszi ki, jelentős globális energiaforrásként és nemzetközileg elismert, nulla-szén-dioxid-kibocsátású megújuló energiaként. A biomassza anyagok előnyei közé tartozik az erős adszorpciós kapacitás, a bőséges rendelkezésre állás, az alacsony költség és a környezetbarát. Kihasználva a biomasszából származó aktív szén morfológiai-stabilizáló előnyeit-, az előállított PCM-ek több hőenergiát tudnak tárolni a fázisátalakulások során, így a környezeti hőmérsékletet kényelmes tartományon belül tartva energia--megtakarítást és emissziót{8}}csökkentő hatást érhetnek el. Következésképpen a megújuló biomassza-alapú anyagok feltárása és a bio{11}forrásból származó PCM-ek fejlesztése az iparág jövőbeli trendjei.
Ami az anyagválasztást illeti, a bio-alapú porózus anyagok-alacsony költségükkel, környezeti kompatibilitásukkal és széleskörű alkalmazhatóságukkal- hatékonyan szolgálhatnak segédanyagként alak-stabil bio{{4}alapú kompozit PCM-ek készítéséhez. A kompozit PCM-ek legtöbb támasztóanyaga kőolajszármazékokból származik, és olyan kihívásokkal néz szembe, mint például az összetett előkészítési folyamatok, a magas költségek és a súlyos szennyezés. Tekintettel a fosszilis tüzelőanyagok szűkösségére és a környezetvédelmi szempontokra, a bio-alapú hordozóanyagok biológiai lebonthatóságuk és megújuló képességük miatt életképes megoldást és elkerülhetetlen trendet jelentenek. Bőséges megújuló bio{9}}alapú anyagok nyerhetők növényekből, állatokból és mikroorganizmusokból. A természetes bio{11}}porózus szerkezeteken alapuló anyagok megkönnyítik a PCM-adszorpciót és egyszerűsítik az alakstabil kompozit PCM-ek elkészítését. A bio{14}alapú erőforrások teljes körű felhasználása összhangban áll a zöld és fenntartható fejlődési stratégiákkal.
A bio{0}}alapú anyagok általában gazdag szénforrásokat tartalmaznak; karbonizálással és további feldolgozással porózus szerkezetük újrakonfigurálható. Az egymással összekapcsolt porózus architektúrájú bio-alapú anyagokban a térhálósított szénhálózatok hővezető utakat biztosítanak, míg a porózus szerkezetek térbeli tárolást biztosítanak a PCM-ek számára. A bio{5}}alapú anyagok használata bizonyos mértékig csökkenti a kőolaj-függőséget.
A biomassza hordozóanyagokat széles körben alkalmazzák a porózus funkcionális anyagok előkészítésében, mivel bőséges elérhetőségük, alacsony költségük, környezetbarátságuk és megújíthatóságuk. A biomassza PCM-ek olyan előnyöket mutatnak, mint a nem-toxicitás, a nem-korrozivitás és a kiváló biológiai kompatibilitás. A kompozit biomassza PCM-ek egyszerű előkészítési folyamatokat, kiváló teljesítményt és szabályozható hőmérsékletszabályozást mutatnak be. A biomassza-anyagok jelenlegi kutatása és fejlesztése azonban továbbra sem elegendő. Elengedhetetlen a biomassza és származékos anyagainak folyamatos feltárása, valamint a porózus biomassza PCM előállításának új módszerei.
Jövőbeli kilátások:
Annak ellenére, hogy a kompozit fázisváltó energiatároló anyagok terén elért eredmények,{0}}kihasználják a biomassza-nyersanyagok bőséges elérhetőségét, a biomasszából{1}}származott kompozit PCM-ek kiváló teljesítménye és a széles körű alkalmazási lehetőségek{2}}, számos kihívás továbbra is fennáll.
(1) Szivárgás szilárd-folyékony fázisátalakulások során: A biomassza és származékai látens tulajdonságainak proaktív feltárása szükséges az optimális összetételi arányok azonosításához és a biomassza PCM-ek fázisátalakulásának szabályozásához.
(2) Összetett előkészítési folyamatok és magas költségek: A bio-alapú kompozit PCM-ekhez innovatív előkészítési módszereket kell kidolgozni a folyamatok egyszerűsítése és a költségek csökkentése érdekében.
(3) Korlátozott funkcionalitás és teljesítmény: A kutatásnak a biomassza PCM-ek különféle alkalmazási forgatókönyvekhez való testreszabására, valamint többfunkciós változatok kidolgozására kell összpontosítania az átfogó gyakorlatiasság fokozása érdekében.
