Lo stoccaggio dell’energia nei materiali a cambiamento di fase svolge un ruolo significativo nel miglioramento dell’efficienza energetica e nell’utilizzo dell’energia rinnovabile. Negli ultimi anni, i materiali a cambiamento di fase (PCM) per l'accumulo di energia e la regolazione termica nelle apparecchiature e negli edifici sono stati ampiamente studiati. Tuttavia, gran parte dei PCM derivano da prodotti industriali basati su combustibili fossili-come la cera di paraffina, e i PCM grezzi devono affrontare problemi quali perdite e funzionalità limitata. I materiali di incapsulamento come grafite espansa, grafene e microcapsule vengono generalmente utilizzati per l'imballaggio PCM. La maggior parte di questi materiali di incapsulamento provengono da derivati del petrolio, caratterizzati da processi di preparazione complessi, costi elevati e notevole inquinamento.
Nel frattempo, l'energia da biomassa rappresenta il 10%–14% del consumo energetico globale, fungendo da principale fonte energetica globale e da energia rinnovabile a zero{2}}carbonio riconosciuta a livello internazionale. I materiali da biomassa presentano vantaggi tra cui una forte capacità di adsorbimento, abbondante disponibilità, basso costo e rispetto dell’ambiente. Sfruttando i benefici stabilizzanti della morfologia-del carbone attivo-derivato dalla biomassa, i PCM fabbricati possono immagazzinare più energia termica durante le transizioni di fase, mantenendo la temperatura ambiente entro un intervallo confortevole per ottenere effetti di-risparmio energetico e riduzione-delle emissioni. Di conseguenza, l'esplorazione di materiali basati su biomassa rinnovabile-e lo sviluppo di PCM-di origine biologica rappresentano le tendenze future del settore.
Per quanto riguarda la selezione dei materiali, i materiali porosi a base biologica-{1}}con il loro basso costo, compatibilità ambientale e ampia applicabilità-possono servire efficacemente come materiali di supporto per preparare PCM compositi a base biologica-stabili in forma-. La maggior parte dei materiali di supporto per i PCM compositi derivano da derivati del petrolio, che devono affrontare sfide quali processi di preparazione complessi, costi elevati e forte inquinamento. Considerata la scarsità di combustibili fossili e le preoccupazioni ambientali, i materiali di supporto a base biologica-, grazie alla loro biodegradabilità e rinnovabilità, rappresentano una soluzione praticabile e una tendenza inevitabile. Abbondanti materiali rinnovabili a base biologica-possono provenire da piante, animali e microrganismi. I materiali basati su strutture bio-porose naturali facilitano l'assorbimento dei PCM e semplificano la preparazione di PCM compositi a forma-stabile. Il pieno utilizzo delle risorse bio-è in linea con le strategie di sviluppo verde e sostenibile.
I materiali a base biologica- generalmente contengono fonti ricche di carbonio; attraverso la carbonizzazione e l'ulteriore lavorazione, le loro strutture porose possono essere riconfigurate. Nei materiali a base biologica-con architetture porose interconnesse, le reti di carbonio -reticolato forniscono percorsi termicamente conduttivi, mentre le strutture porose offrono stoccaggio spaziale per i PCM. L'uso di materiali a base biologica-riduce in una certa misura la dipendenza dal petrolio.
I materiali di supporto della biomassa sono ampiamente applicati nella preparazione di materiali funzionali porosi grazie alla loro abbondante disponibilità, basso costo, rispetto dell'ambiente e rinnovabilità. I PCM da biomassa presentano vantaggi quali non-tossicità, non-corrosività ed eccellente biocompatibilità. I PCM a biomassa composita dimostrano processi di preparazione semplici, prestazioni superiori e regolazione della temperatura controllabile. Tuttavia, la ricerca e lo sviluppo attuali di materiali da biomassa rimangono insufficienti. È fondamentale l’esplorazione continua della biomassa e dei suoi materiali derivati, insieme a nuovi metodi per preparare il PCM della biomassa porosa.
Prospettive future:
Nonostante i risultati ottenuti nei materiali compositi per lo stoccaggio dell'energia a cambiamento di fase-che sfruttano l'abbondante disponibilità di materie prime da biomassa, le prestazioni superiori dei-PCM compositi derivati dalla biomassa e l'ampio potenziale di applicazione-persistono diverse sfide.
(1) Perdite durante le transizioni di fase solida-liquida: è necessaria l'esplorazione proattiva delle proprietà latenti della biomassa e dei suoi derivati per identificare i rapporti di composizione ottimali e regolare il comportamento di transizione di fase dei PCM della biomassa.
(2) Processi di preparazione complessi e costi elevati: è necessario sviluppare metodi di preparazione innovativi per PCM compositi a base biologica-per semplificare i processi e ridurre i costi.
(3) Funzionalità e prestazioni limitate: la ricerca dovrebbe concentrarsi sulla personalizzazione dei PCM della biomassa per diversi scenari applicativi, sviluppando varianti multifunzionali per migliorare la praticità globale.
