Le stockage d’énergie par matériau à changement de phase joue un rôle important dans l’amélioration de l’efficacité énergétique et l’utilisation des énergies renouvelables. Ces dernières années, les matériaux à changement de phase (PCM) pour le stockage d'énergie et la régulation thermique dans les équipements et les bâtiments ont été largement étudiés. Cependant, une grande proportion de PCM sont dérivés de produits industriels à base de combustibles fossiles- tels que la cire de paraffine, et les PCM bruts sont confrontés à des problèmes tels que des fuites et des fonctionnalités limitées. Des matériaux d'encapsulation tels que le graphite expansé, le graphène et les microcapsules sont généralement utilisés pour l'emballage PCM. La plupart de ces matériaux d’encapsulation proviennent de dérivés pétroliers, caractérisés par des processus de préparation complexes, des coûts élevés et une pollution importante.
Pendant ce temps, l'énergie de la biomasse représente 10 à 14 % de la consommation mondiale d'énergie, constituant une source d'énergie mondiale majeure et une énergie renouvelable sans carbone-reconnue au niveau international. Les matériaux issus de la biomasse présentent des avantages, notamment une forte capacité d'adsorption, une disponibilité abondante, un faible coût et un respect de l'environnement. Tirant parti des avantages morphologiques -stabilisateurs du charbon actif dérivé de la biomasse -, les PCM fabriqués peuvent stocker plus d'énergie thermique pendant les transitions de phase, maintenant les températures ambiantes dans une plage confortable pour obtenir des effets d'-économie d'énergie et de réduction des émissions-. Par conséquent, l'exploration de matériaux à base de biomasse renouvelable-et le développement de PCM-biosourcés représentent les tendances futures du secteur.
En ce qui concerne la sélection des matériaux, les -matériaux poreux d'origine biologique-avec leur faible coût, leur compatibilité environnementale et leur large applicabilité-peuvent efficacement servir de matériaux de support pour préparer des PCM composites à base de bio-de forme-stables. La plupart des matériaux de support pour les PCM composites sont dérivés de dérivés pétroliers, confrontés à des défis tels que des processus de préparation complexes, des coûts élevés et une forte pollution. Compte tenu de la rareté des combustibles fossiles et des préoccupations environnementales, les matériaux de support d'origine biologique, en raison de leur biodégradabilité et de leur caractère renouvelable, présentent une solution viable et une tendance inévitable. De nombreux matériaux bio-renouvelables peuvent provenir de plantes, d'animaux et de micro-organismes. Les matériaux basés sur des structures bio-poreuses naturelles facilitent l'adsorption des PCM et simplifient la préparation de PCM composites de forme-stables. L'utilisation complète des ressources bio-s'aligne sur les stratégies de développement vert et durable.
Les matériaux d'origine biologique-contiennent généralement de riches sources de carbone ; grâce à la carbonisation et à un traitement ultérieur, leurs structures poreuses peuvent être reconfigurées. Dans les matériaux bio-avec des architectures poreuses interconnectées, les réseaux de carbone réticulés-fournissent des voies thermiquement conductrices, tandis que les structures poreuses offrent un stockage spatial pour les PCM. L'utilisation de matériaux bio-sourcés réduit dans une certaine mesure la dépendance au pétrole.
Les matériaux de support de la biomasse sont largement utilisés dans la préparation de matériaux fonctionnels poreux en raison de leur disponibilité abondante, de leur faible coût, de leur respect de l'environnement et de leur caractère renouvelable. Les PCM de biomasse présentent des avantages tels que la non-toxicité, la non-corrosivité et une excellente biocompatibilité. Les PCM à biomasse composite démontrent des processus de préparation simples, des performances supérieures et une régulation de température contrôlable. Cependant, les recherches et développements actuels sur les matériaux issus de la biomasse restent insuffisants. L’exploration continue de la biomasse et de ses matériaux dérivés, ainsi que de nouvelles méthodes de préparation de PCM de biomasse poreuse, est impérative.
Perspectives d'avenir :
Malgré les progrès réalisés dans le domaine des matériaux composites de stockage d'énergie à changement de phase-tirant parti de la disponibilité abondante des matières premières de la biomasse, des performances supérieures des-PCM composites dérivés de la biomasse et du large potentiel d'application-, plusieurs défis persistent.
(1) Fuite lors des transitions de phase solide-liquide : une exploration proactive des propriétés latentes de la biomasse et de ses dérivés est nécessaire pour identifier les rapports de composition optimaux et réguler le comportement de transition de phase des MCP de biomasse.
(2) Processus de préparation complexes et coûts élevés : des méthodes de préparation innovantes pour les PCM composites bio- doivent être développées pour rationaliser les processus et réduire les coûts.
(3) Fonctionnalités et performances limitées : la recherche devrait se concentrer sur l’adaptation des PCM de biomasse à divers scénarios d’application, en développant des variantes multifonctionnelles pour améliorer la praticité globale.
