การจัดเก็บพลังงานวัสดุแบบเปลี่ยนเฟสมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการใช้พลังงานหมุนเวียน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการศึกษาวัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM) สำหรับการจัดเก็บพลังงานและการควบคุมความร้อนในอุปกรณ์และอาคารอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม PCM สัดส่วนใหญ่ได้มาจากผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล- เช่น ขี้ผึ้งพาราฟิน และ PCM แบบดิบต้องเผชิญกับปัญหาต่างๆ รวมถึงการรั่วไหลและฟังก์ชันการทำงานที่จำกัด วัสดุห่อหุ้ม เช่น กราไฟท์ขยาย กราฟีน และไมโครแคปซูล โดยทั่วไปจะใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ PCM วัสดุห่อหุ้มเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากอนุพันธ์ปิโตรเลียม โดยมีคุณลักษณะพิเศษคือกระบวนการเตรียมการที่ซับซ้อน ต้นทุนสูง และมลภาวะที่สำคัญ
ในขณะเดียวกัน พลังงานชีวมวลคิดเป็น 10%–14% ของการใช้พลังงานทั่วโลก ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานหลักของโลกและเป็นพลังงานหมุนเวียนที่มีคาร์บอนเป็นศูนย์-ซึ่งเป็นที่ยอมรับในระดับสากล วัสดุชีวมวลมีข้อดี ได้แก่ ความสามารถในการดูดซับที่แข็งแกร่ง ความพร้อมใช้งานมากมาย ต้นทุนต่ำ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ด้วยการใช้ประโยชน์จากสัณฐานวิทยา-ประโยชน์ในการรักษาเสถียรภาพของชีวมวล-ถ่านกัมมันต์ที่ได้มาจาก PCM ที่สร้างขึ้นสามารถกักเก็บพลังงานความร้อนได้มากขึ้นในระหว่างการเปลี่ยนเฟส โดยรักษาอุณหภูมิโดยรอบให้อยู่ในช่วงที่สะดวกสบายเพื่อให้บรรลุผล-การประหยัดพลังงานและ-การลดการปล่อยก๊าซ ด้วยเหตุนี้ การสำรวจวัสดุจากชีวมวลหมุนเวียน-และการพัฒนา- PCM ที่มาจากชีวภาพจึงแสดงถึงแนวโน้มในอนาคตของอุตสาหกรรม
เกี่ยวกับการเลือกใช้วัสดุ -วัสดุที่มีรูพรุนจากชีวภาพ-ซึ่งมีต้นทุนต่ำ เข้ากันได้กับสิ่งแวดล้อม และการนำไปใช้งานในวงกว้าง- สามารถทำหน้าที่เป็นวัสดุสนับสนุนได้อย่างมีประสิทธิภาพในการเตรียม PCM คอมโพสิตที่มี-ชีวภาพที่มีความเสถียร- วัสดุรองรับส่วนใหญ่สำหรับ PCM แบบคอมโพสิตได้มาจากอนุพันธ์ปิโตรเลียม ซึ่งเผชิญกับความท้าทาย เช่น กระบวนการเตรียมการที่ซับซ้อน ต้นทุนสูง และมลพิษจำนวนมาก เมื่อพิจารณาถึงการขาดแคลนเชื้อเพลิงฟอสซิลและความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม วัสดุสนับสนุนทางชีวภาพ- เนื่องมาจากความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ ได้นำเสนอวิธีแก้ปัญหาที่ใช้ได้และแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ วัสดุชีวภาพหมุนเวียนมากมาย-สามารถหาได้จากพืช สัตว์ และจุลินทรีย์ วัสดุที่ใช้โครงสร้างที่มีรูพรุน-ทางชีวภาพตามธรรมชาติช่วยให้การดูดซับ PCM ง่ายขึ้น และลดความซับซ้อนในการเตรียมรูปร่าง- PCM คอมโพสิตที่มีความเสถียร การใช้ทรัพยากรชีวภาพอย่างเต็มที่-สอดคล้องกับกลยุทธ์การพัฒนาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืน
วัสดุชีวภาพ-โดยทั่วไปประกอบด้วยแหล่งคาร์บอนที่อุดมสมบูรณ์ ผ่านกระบวนการคาร์บอไนเซชันและการประมวลผลเพิ่มเติม ทำให้สามารถกำหนดโครงสร้างที่มีรูพรุนได้ใหม่ ในวัสดุชีวภาพ-ที่มีสถาปัตยกรรมที่มีรูพรุนที่เชื่อมต่อถึงกัน เครือข่ายคาร์บอนที่เชื่อมโยงข้าม-เป็นช่องทางนำความร้อน ในขณะที่โครงสร้างที่มีรูพรุนให้พื้นที่จัดเก็บเชิงพื้นที่สำหรับ PCM การใช้วัสดุชีวภาพ-ช่วยลดการพึ่งพาปิโตรเลียมได้ในระดับหนึ่ง
วัสดุรองรับชีวมวลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมวัสดุที่มีรูพรุนเนื่องจากมีอยู่มากมาย ต้นทุนต่ำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ PCM ชีวมวลมีข้อได้เปรียบ เช่น การไม่-เป็นพิษ การไม่-กัดกร่อน และความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม PCM ชีวมวลคอมโพสิตสาธิตกระบวนการเตรียมการที่เรียบง่าย ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า และการควบคุมอุณหภูมิที่ควบคุมได้ อย่างไรก็ตาม การวิจัยและพัฒนาวัสดุชีวมวลในปัจจุบันยังไม่เพียงพอ การสำรวจชีวมวลและวัสดุอนุพันธ์อย่างต่อเนื่อง ควบคู่ไปกับวิธีการใหม่ในการเตรียม PCM ชีวมวลที่มีรูพรุนเป็นสิ่งจำเป็น
อนาคตในอนาคต:
แม้จะมีความสำเร็จในด้านวัสดุกักเก็บพลังงานแบบเปลี่ยนเฟสคอมโพสิต-โดยใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบชีวมวลที่มีอยู่อย่างมากมาย ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าของ- PCM คอมโพสิตที่ได้มาจากชีวมวล และศักยภาพในการใช้งานในวงกว้าง- ความท้าทายหลายประการยังคงมีอยู่
(1) การรั่วไหลระหว่างการเปลี่ยนสถานะของแข็ง-: จำเป็นต้องมีการสำรวจเชิงรุกเกี่ยวกับคุณสมบัติแฝงของชีวมวลและอนุพันธ์ของชีวมวลเพื่อระบุอัตราส่วนองค์ประกอบที่เหมาะสมที่สุด และควบคุมพฤติกรรมการเปลี่ยนเฟสของ PCM ของชีวมวล
(2) กระบวนการเตรียมการที่ซับซ้อนและต้นทุนสูง: ต้องพัฒนาวิธีการเตรียมการที่เป็นนวัตกรรมสำหรับ PCM คอมโพสิตชีวภาพ- เพื่อปรับปรุงกระบวนการและลดต้นทุน
(3) ฟังก์ชันและประสิทธิภาพที่จำกัด: การวิจัยควรมุ่งเน้นไปที่การปรับแต่ง PCM ชีวมวลสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย การพัฒนาตัวแปรแบบมัลติฟังก์ชั่นเพื่อเพิ่มการปฏิบัติจริงที่ครอบคลุม
