Fazinio keitimo medžiagų energijos kaupimas vaidina svarbų vaidmenį gerinant energijos vartojimo efektyvumą ir naudojant atsinaujinančią energiją. Pastaraisiais metais buvo plačiai ištirtos fazių keitimo medžiagos (PCM), skirtos energijos kaupimui ir šilumos reguliavimui įrenginiuose ir pastatuose. Tačiau didelė dalis PCM gaunama iš iškastinio kuro{2}}pagrindo pramoninių produktų, pvz., parafino vaško, o neapdoroti PCM susiduria su problemomis, įskaitant nuotėkį ir ribotą funkcionalumą. PCM pakavimui paprastai naudojamos kapsuliavimo medžiagos, tokios kaip išplėstas grafitas, grafenas ir mikrokapsulės. Dauguma šių kapsuliavimo medžiagų yra kilę iš naftos darinių, kuriems būdingi sudėtingi paruošimo procesai, didelės sąnaudos ir didelė tarša.
Tuo tarpu biomasės energija sudaro 10–14 % viso pasaulio energijos suvartojimo, o tai yra pagrindinis pasaulinis energijos šaltinis ir tarptautiniu mastu pripažinta anglies dioksido neišskirianti atsinaujinanti energija. Biomasės medžiagos turi pranašumų, įskaitant didelį adsorbcijos pajėgumą, gausų prieinamumą, mažą kainą ir ekologiškumą. Išnaudodami morfologiją-stabilizuojančius iš biomasės-gaunamos aktyvuotos anglies, pagaminti PCM gali sukaupti daugiau šiluminės energijos fazių perėjimo metu, palaikant patogią aplinkos temperatūrą, kad būtų galima -taupyti ir sumažinti emisiją{8}}. Todėl atsinaujinančios biomasės{10}}medžiagų tyrinėjimas ir biologinių{11} šaltinių PCM kūrimas atspindi ateities pramonės tendencijas.
Kalbant apie medžiagų pasirinkimą, biologinės{0}pagrįstos porėtos medžiagos-, pasižyminčios mažomis sąnaudomis, suderinamumu su aplinka ir plačiu pritaikymu-, gali būti veiksmingai naudojamos kaip pagalbinės medžiagos ruošiant formos-stabilius biologinius{{4}pagrįstus kompozitinius PCM. Dauguma sudėtinių PCM pagalbinių medžiagų yra gaunamos iš naftos darinių, todėl susiduriama su tokiais iššūkiais kaip sudėtingi paruošimo procesai, didelės sąnaudos ir didelė tarša. Atsižvelgiant į iškastinio kuro trūkumą ir susirūpinimą dėl aplinkosaugos, biologinės{7}}pagalinės medžiagos dėl savo biologinio skaidumo ir atsinaujinimo yra perspektyvus sprendimas ir neišvengiama tendencija. Daug atsinaujinančių biologinių{9}}medžiagų gali būti gaunama iš augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų. Medžiagos, pagamintos iš natūralių bio{11}akytų struktūrų, palengvina PCM adsorbciją ir supaprastina formos{12}}stabilių sudėtinių PCM paruošimą. Visiškas biologinių išteklių{14}}naudojimas atitinka ekologiškos ir tvaraus vystymosi strategijas.
Bio{0}}pagrindų medžiagose paprastai yra daug anglies šaltinių; karbonizuojant ir toliau apdorojant, jų porėtos struktūros gali būti pertvarkytos. Bio-pagrįstose medžiagose su tarpusavyje sujungtomis porėtomis architektūromis kryžminiai-anglies tinklai suteikia šilumai laidžius kelius, o porėtos struktūros suteikia erdvinę PCM saugyklą. Naudojant biologines{5}}pagrįstas medžiagas, priklausomybė nuo naftos tam tikru mastu sumažėja.
Biomasės atraminės medžiagos yra plačiai naudojamos akytoms funkcinėms medžiagoms ruošti dėl jų didelio prieinamumo, mažos kainos, ekologiškumo ir atsinaujinimo. Biomasės PCM pasižymi tokiais pranašumais kaip ne-toksiškumas, ne-ėsdinimas ir puikus biologinis suderinamumas. Sudėtinės biomasės PCM demonstruoja paprastus paruošimo procesus, puikų našumą ir kontroliuojamą temperatūros reguliavimą. Tačiau dabartinių biomasės medžiagų tyrimų ir plėtros vis dar nepakanka. Būtina tęsti biomasės ir jos išvestinių medžiagų tyrimą, taip pat naujus porėtos biomasės PCM paruošimo metodus.
Ateities perspektyvos:
Nepaisant laimėjimų kuriant sudėtines fazių kaitos energijos kaupimo medžiagas,{0}}panaudojant gausų biomasės žaliavų prieinamumą, puikių iš biomasės -suvestų kompozitinių PCM našumo ir plataus pritaikymo potencialo{2}}, išlieka keletas iššūkių.
(1) Nuotėkis kietųjų -skysčių fazių perėjimų metu: norint nustatyti optimalius sudėties santykius ir reguliuoti biomasės PCM fazių virsmą, būtina aktyviai tirti latentinės biomasės ir jos darinių savybes.
(2) Sudėtingi paruošimo procesai ir didelės sąnaudos: norint supaprastinti procesus ir sumažinti išlaidas, reikia sukurti naujoviškus bio- sudėtinių PCM paruošimo metodus.
(3) Ribotas funkcionalumas ir našumas: moksliniai tyrimai turėtų būti sutelkti į biomasės PCM pritaikymą įvairiems taikymo scenarijams, daugiafunkcinių variantų kūrimą, siekiant padidinti visapusį praktiškumą.
