Faz değiştiren malzeme enerji depolama, enerji verimliliğinin artırılmasında ve yenilenebilir enerjinin kullanılmasında önemli bir rol oynar. Son yıllarda, ekipman ve binalarda enerji depolama ve termal düzenleme için faz değişim malzemeleri (PCM) kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bununla birlikte, PCM'lerin büyük bir kısmı parafin mumu gibi fosil yakıt- bazlı endüstriyel ürünlerden türetilmektedir ve ham PCM'ler sızıntı ve sınırlı işlevsellik gibi sorunlarla karşı karşıyadır. Genişletilmiş grafit, grafen ve mikrokapsüller gibi kapsülleme malzemeleri genellikle PCM paketleme için kullanılır. Bu kapsülleme malzemelerinin çoğu, karmaşık hazırlama süreçleri, yüksek maliyetler ve önemli kirlilik ile karakterize edilen petrol türevlerinden kaynaklanmaktadır.
Bu arada biyokütle enerjisi, küresel enerji tüketiminin %10 ila %14'ünü oluşturur ve önemli bir küresel enerji kaynağı ve uluslararası düzeyde tanınan sıfır-karbonlu yenilenebilir enerji olarak hizmet eder. Biyokütle malzemeleri, güçlü adsorpsiyon kapasitesi, bol bulunabilirlik, düşük maliyet ve çevre dostu olma gibi avantajlar sergiler. Biyokütleden-türetilmiş aktif karbonun morfolojiyi-sabitleyici faydalarından yararlanan fabrikasyon PCM'ler, faz geçişleri sırasında daha fazla termal enerji depolayabilir, enerji-tasarrufu ve emisyon{{8}azaltma etkileri elde etmek için ortam sıcaklıklarını rahat bir aralıkta tutabilir. Sonuç olarak, yenilenebilir biyokütle bazlı malzemeleri keşfetmek ve biyolojik{11}}kaynaklı PCM'leri geliştirmek, sektördeki gelecekteki trendleri temsil ediyor.
Malzeme seçimiyle ilgili olarak, biyo-tabanlı gözenekli malzemeler-düşük maliyetleri, çevresel uyumlulukları ve geniş uygulanabilirlikleri ile-şekle-kararlı biyo-tabanlı kompozit PCM'lerin hazırlanmasında etkili bir şekilde destekleyici malzemeler olarak hizmet edebilir. Kompozit PCM'ler için destekleyici malzemelerin çoğu, karmaşık hazırlama süreçleri, yüksek maliyetler ve ağır kirlilik gibi zorluklarla karşı karşıya olan petrol türevlerinden türetilmektedir. Fosil yakıtların kıtlığı ve çevresel kaygılar göz önüne alındığında, biyolojik-tabanlı destekleyici malzemeler, biyolojik olarak parçalanabilirlikleri ve yenilenebilirlikleri nedeniyle, uygulanabilir bir çözüm ve kaçınılmaz bir eğilim sunmaktadır. Bol miktarda yenilenebilir biyolojik-tabanlı malzeme bitkilerden, hayvanlardan ve mikroorganizmalardan elde edilebilir. Doğal biyo-gözenekli yapılara dayanan malzemeler, PCM adsorpsiyonunu kolaylaştırır ve şekli stabil kompozit PCM'lerin hazırlanmasını kolaylaştırır. Biyo{14}tabanlı kaynakların tam olarak kullanılması yeşil ve sürdürülebilir kalkınma stratejileriyle uyumludur.
Biyo{0}}tabanlı malzemeler genellikle zengin karbon kaynakları içerir; karbonizasyon ve ileri işlemler yoluyla gözenekli yapıları yeniden yapılandırılabilir. Birbirine bağlı gözenekli mimarilere sahip biyo-tabanlı malzemelerde, çapraz-bağlı karbon ağları termal olarak iletken yollar sağlarken, gözenekli yapılar PCM'ler için uzamsal depolama sunar. Biyo-tabanlı malzemelerin kullanımı petrole olan bağımlılığı bir dereceye kadar azaltır.
Biyokütle destekleyici malzemeler, bol bulunabilirlikleri, düşük maliyetleri, çevre dostu olmaları ve yenilenebilirlikleri nedeniyle gözenekli fonksiyonel malzeme hazırlamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Biyokütle PCM'leri,-toksik olmama,-aşındırıcı olmama ve mükemmel biyouyumluluk gibi avantajlar sergiler. Kompozit biyokütle PCM'leri basit hazırlama süreçleri, üstün performans ve kontrol edilebilir sıcaklık düzenlemesi gösterir. Ancak biyokütle malzemelerine yönelik mevcut araştırma ve geliştirmeler yetersiz kalmaktadır. Gözenekli biyokütle PCM'sinin hazırlanmasına yönelik yeni yöntemlerin yanı sıra biyokütle ve onun türev malzemelerinin sürekli araştırılması zorunludur.
Gelecek Beklentileri:
Biyokütle ham maddelerinin bol miktarda bulunmasından yararlanan kompozit faz değişimli enerji depolama malzemelerindeki başarılara, biyokütleden türetilmiş kompozit PCM'lerin üstün performansına- ve geniş uygulama potansiyeline- rağmen, bazı zorluklar devam etmektedir.
(1) Katı-sıvı faz geçişleri sırasında sızıntı: Biyokütle ve türevlerinin gizli özelliklerinin proaktif olarak araştırılması, optimum bileşim oranlarını belirlemek ve biyokütle PCM'lerinin faz geçiş davranışını düzenlemek için gereklidir.
(2) Karmaşık hazırlama süreçleri ve yüksek maliyetler: Süreçleri kolaylaştırmak ve maliyetleri azaltmak için biyo-tabanlı kompozit PCM'lere yönelik yenilikçi hazırlama yöntemleri geliştirilmelidir.
(3) Sınırlı işlevsellik ve performans: Araştırma, biyokütle PCM'lerini çeşitli uygulama senaryolarına göre uyarlamaya, kapsamlı pratikliği artırmak için çok işlevli değişkenler geliştirmeye odaklanmalıdır.
