Faasimuutusmaterjalide energia salvestamisel on oluline roll energiatõhususe parandamisel ja taastuvenergia kasutamisel. Viimastel aastatel on põhjalikult uuritud faasimuutusmaterjale (PCM) energia salvestamiseks ja soojusreguleerimiseks seadmetes ja hoonetes. Suur osa PCM-idest on aga saadud fossiilkütustel{2}}põhistest tööstustoodetest, nagu parafiinvaha, ning töötlemata PCM-idega on probleeme, sealhulgas lekkimine ja piiratud funktsionaalsus. PCM-i pakendamiseks kasutatakse tavaliselt kapseldamismaterjale, nagu paisutatud grafiit, grafeen ja mikrokapslid. Enamik neist kapseldamismaterjalidest pärinevad naftaderivaatidest, mida iseloomustavad keerulised ettevalmistusprotsessid, kõrged kulud ja märkimisväärne saaste.
Samal ajal moodustab biomassienergia 10–14% ülemaailmsest energiatarbimisest, olles peamine ülemaailmne energiaallikas ja rahvusvaheliselt tunnustatud null-süsinikuvaba taastuvenergia. Biomassi materjalidel on eelised, sealhulgas tugev adsorptsioonivõime, rikkalik kättesaadavus, madal hind ja keskkonnasõbralikkus. Kasutades biomassist saadud aktiivsöe morfoloogiat-stabiliseerivaid eeliseid-, suudavad valmistatud PCM-id salvestada faasisiirde ajal rohkem soojusenergiat, hoides ümbritseva õhu temperatuuri mugavas vahemikus, et saavutada energiasäästu ja heitkoguste{8}}vähendamise efekt. Järelikult esindavad taastuval biomassil{10}}põhiste materjalide uurimine ja bio{11}allikatest PCM-ide väljatöötamine tööstuse tulevikusuundumusi.
Mis puutub materjalivalikusse, siis bio-põhised poorsed materjalid-oma madala hinnaga, keskkonnaga ühilduvuse ja laialdase kasutusega- võivad olla tõhusad tugimaterjalid kujuga-stabiilsete bio{{4}põhiste komposiit-PCM-ide valmistamiseks. Enamik komposiit-PCM-de tugimaterjale on saadud nafta derivaatidest, mis seisavad silmitsi selliste väljakutsetega nagu keerulised ettevalmistusprotsessid, kõrged kulud ja suur saaste. Arvestades fossiilkütuste nappust ja keskkonnaprobleeme, on bio-põhised tugimaterjalid oma biolagunevuse ja taastuvuse tõttu elujõuline lahendus ja vältimatu trend. Taimedest, loomadest ja mikroorganismidest saab hankida rohkelt taastuvaid bio{9}}materjale. Looduslikel bio{11}poorsetel struktuuridel põhinevad materjalid hõlbustavad PCM-i adsorptsiooni ja lihtsustavad stabiilsete komposiit-PCM-ide valmistamist. Bio{14}}põhiste ressursside täielik kasutamine on kooskõlas rohelise ja säästva arengu strateegiatega.
Bio{0}}põhised materjalid sisaldavad üldiselt rikkalikke süsinikuallikaid; karboniseerimise ja edasise töötlemise abil saab nende poorseid struktuure ümber konfigureerida. Bio-põhistes materjalides, millel on omavahel ühendatud poorne arhitektuur, pakuvad ristseotud süsinikuvõrgud soojusjuhtivust, poorsed struktuurid aga ruumilist salvestusruumi PCM-idele. Bio-põhiste materjalide kasutamine vähendab teatud määral sõltuvust naftast.
Biomassi tugimaterjale kasutatakse laialdaselt poorsete funktsionaalsete materjalide valmistamisel nende rikkaliku kättesaadavuse, madala hinna, keskkonnasõbralikkuse ja taastuvuse tõttu. Biomassist valmistatud PCM-idel on sellised eelised nagu mitte-toksilisus, mitte-söövitus ja suurepärane biosobivus. Komposiitbiomassist PCM-id demonstreerivad lihtsaid ettevalmistusprotsesse, suurepärast jõudlust ja kontrollitavat temperatuuri reguleerimist. Praegused biomassi materjalide uurimis- ja arendustegevused on aga endiselt ebapiisavad. Biomassi ja selle derivaatide jätkuv uurimine ning poorse biomassi PCM-i valmistamise uudsed meetodid on hädavajalikud.
Tuleviku väljavaated:
Hoolimata saavutustest liitfaasimuutustega energiasalvestusmaterjalide alal,{0}}mis võimendatakse biomassi toormaterjalide külluslikku kättesaadavust, biomassist{1}}tuletatud komposiit-PCM-ide suurepärasest jõudlusest ja laialdasest kasutuspotentsiaalist{2}}, on endiselt mitmeid väljakutseid.
(1) Lekkimine tahkete{1}}vedeliku faasisiirde ajal: optimaalsete koostise vahekordade tuvastamiseks ja biomassi PCM-ide faasisiirde käitumise reguleerimiseks on vaja ennetavalt uurida biomassi ja selle derivaatide varjatud omadusi.
(2) Keerulised ettevalmistusprotsessid ja suured kulud: protsesside sujuvamaks muutmiseks ja kulude vähendamiseks tuleb välja töötada uuenduslikud bio-põhiste PCM-ide valmistamismeetodid.
(3) Piiratud funktsionaalsus ja jõudlus: teadusuuringud peaksid keskenduma biomassi PCM-ide kohandamisele erinevate kasutusstsenaariumide jaoks, multifunktsionaalsete variantide väljatöötamisele, et suurendada kõikehõlmavat praktilisust.
