Lưu trữ năng lượng vật chất thay đổi pha đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và sử dụng năng lượng tái tạo. Trong những năm gần đây, vật liệu chuyển pha (PCM) để lưu trữ năng lượng và điều chỉnh nhiệt trong thiết bị và tòa nhà đã được nghiên cứu rộng rãi. Tuy nhiên, một tỷ lệ lớn PCM có nguồn gốc từ các sản phẩm công nghiệp dựa trên nhiên liệu hóa thạch{2}}chẳng hạn như sáp parafin và PCM thô gặp phải các vấn đề bao gồm rò rỉ và chức năng hạn chế. Các vật liệu đóng gói như than chì giãn nở, graphene và vi nang thường được sử dụng để đóng gói PCM. Hầu hết các vật liệu đóng gói này có nguồn gốc từ các dẫn xuất dầu mỏ, có đặc điểm là quy trình điều chế phức tạp, chi phí cao và ô nhiễm đáng kể.
Trong khi đó, năng lượng sinh khối chiếm 10%–14% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu, đóng vai trò là nguồn năng lượng chính toàn cầu và là năng lượng tái tạo không-cacbon được quốc tế công nhận. Vật liệu sinh khối có nhiều ưu điểm như khả năng hấp phụ mạnh, tính sẵn có dồi dào, chi phí thấp và thân thiện với môi trường. Tận dụng lợi ích-ổn định hình thái của than hoạt tính-có nguồn gốc từ sinh khối, PCM được chế tạo có thể lưu trữ nhiều năng lượng nhiệt hơn trong quá trình chuyển pha, duy trì nhiệt độ môi trường xung quanh trong phạm vi thoải mái để đạt được hiệu quả-tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải-. Do đó, việc khám phá các vật liệu dựa trên sinh khối có thể tái tạo và phát triển PCM có nguồn gốc sinh học thể hiện xu hướng tương lai trong ngành.
Về lựa chọn vật liệu,-vật liệu xốp dựa trên sinh học-với chi phí thấp, khả năng tương thích với môi trường và khả năng ứng dụng rộng rãi-có thể đóng vai trò là vật liệu hỗ trợ một cách hiệu quả để chuẩn bị PCM tổng hợp dựa trên sinh học-ổn định-dựa trên sinh học. Hầu hết các vật liệu hỗ trợ cho PCM composite đều có nguồn gốc từ các dẫn xuất dầu mỏ, phải đối mặt với những thách thức như quy trình chuẩn bị phức tạp, chi phí cao và ô nhiễm nặng. Do sự khan hiếm nhiên liệu hóa thạch và những lo ngại về môi trường, các vật liệu hỗ trợ dựa trên sinh học{7}}, nhờ khả năng phân hủy sinh học và khả năng tái tạo, đưa ra một giải pháp khả thi và là xu hướng tất yếu. Vật liệu dựa trên sinh học tái tạo dồi dào có thể được lấy từ thực vật, động vật và vi sinh vật. Vật liệu dựa trên cấu trúc xốp sinh học tự nhiên{11}}tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp phụ PCM và đơn giản hóa việc tạo ra PCM tổng hợp ổn định hình dạng-. Việc sử dụng triệt để các tài nguyên dựa trên sinh học{14}}phù hợp với chiến lược phát triển xanh và bền vững.
Vật liệu dựa trên sinh học thường chứa nguồn carbon phong phú; thông qua quá trình cacbon hóa và xử lý tiếp, cấu trúc xốp của chúng có thể được cấu hình lại. Trong các vật liệu dựa trên sinh học-có cấu trúc xốp liên kết với nhau, mạng lưới carbon liên kết-cung cấp đường dẫn nhiệt, trong khi cấu trúc xốp cung cấp khả năng lưu trữ không gian cho PCM. Việc sử dụng vật liệu dựa trên sinh học-làm giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ ở một mức độ nhất định.
Vật liệu hỗ trợ sinh khối được ứng dụng rộng rãi trong điều chế vật liệu chức năng xốp do tính sẵn có dồi dào, chi phí thấp, thân thiện với môi trường và khả năng tái tạo. PCM sinh khối thể hiện những ưu điểm như không-độc hại, không-ăn mòn và có khả năng tương thích sinh học tuyệt vời. PCM sinh khối tổng hợp thể hiện quy trình chuẩn bị đơn giản, hiệu suất vượt trội và khả năng điều chỉnh nhiệt độ có thể kiểm soát được. Tuy nhiên, nghiên cứu và phát triển vật liệu sinh khối hiện nay vẫn còn chưa đầy đủ. Tiếp tục thăm dò sinh khối và các vật liệu dẫn xuất của nó, cùng với các phương pháp mới để điều chế PCM sinh khối xốp là bắt buộc.
Triển vọng tương lai:
Bất chấp những thành tựu về vật liệu lưu trữ năng lượng thay đổi pha tổng hợp-tận dụng nguồn nguyên liệu thô sinh khối dồi dào, hiệu suất vượt trội của PCM tổng hợp-có nguồn gốc từ sinh khối và tiềm năng ứng dụng rộng rãi- vẫn tồn tại một số thách thức.
(1) Rò rỉ trong quá trình chuyển đổi pha lỏng-rắn: Cần chủ động thăm dò các đặc tính tiềm ẩn của sinh khối và các dẫn xuất của nó để xác định tỷ lệ thành phần tối ưu và điều chỉnh hành vi chuyển pha của PCM sinh khối.
(2) Quy trình chuẩn bị phức tạp và chi phí cao: Phải phát triển các phương pháp chuẩn bị sáng tạo cho PCM tổng hợp-dựa trên sinh học để hợp lý hóa các quy trình và giảm chi phí.
(3) Chức năng và hiệu suất hạn chế: Nghiên cứu nên tập trung vào việc điều chỉnh PCM sinh khối cho các kịch bản ứng dụng đa dạng, phát triển các biến thể đa chức năng để nâng cao tính thực tiễn toàn diện.
