میکروکپسول‌های مواد تغییر فاز دهنده برای ذخیره انرژی گرمایی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

مواد تغییر فاز دهنده (PCM) توجه فزاینده‌ای را به خود جلب نموده‌­اند و در بخش ذخیره‌سازی انرژی گرمایی محبوب می‌شوند. میکروکپسول­‌ها با افزایش ناحیه انتقال حرارت و جلوگیری از نشت مواد مذاب، عملکرد حرارتی و مکانیکی PCM­های مورد استفاده در ذخیره انرژی گرمایی را افزایش می‌­دهند. امروزه مطالعات زیادی در مورد میکروکپسول‌­های PCM منتشر شده است تا مزایای آن­ها در سیستم‌­های انرژی را توضیح دهد. در این مقاله، یک بررسی جامع بر روی میکروکپسول‌­های PCM برای ذخیره انرژی گرمایی انجام شده است. پنج جنبه در این بررسی مورد بحث قرار گرفته است: طبقه‌­بندی PCM­­ها، کپسوله‌­سازی مواد پوسته، تکنیک‌­های میکروکپسوله‌­سازی، شناسایی میکروکپسول­‌های PCM و کاربردهای حرارتی. این بررسی با هدف کمک به محققان از سه بخش مختلف برای درک بهتر میکروکپسول‌­­های PCM و ارائه راهنمایی‌­های مهم برای استفاده از این فناوری برای ذخیره سازی انرژی گرمایی در آینده است.

نتیجه­‌گیری و چشم انداز

فناوری میکروکپسوله­‌سازی برای ساخت میکروکپسول‌­های PCM به عنوان انواع جدیدی از مواد پلیمری/کامپوزیت برای ذخیره انرژی گرمایی استفاده می­‌شود. PCM­ها به سه دسته یعنی مواد آلی، معدنی و یوتکتیک طبقه­‌بندی شدند. و مواد پوسته نیز به سه دسته مواد آلی، معدنی و هیبرید آلی-غیر آلی طبقه­‌بندی شدند. تکنیک‌های میکروکپسوله‌­سازی موجود برای PCM‌ها بررسی و به سه دسته مانند فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و فیزیکی-شیمیایی طبقه‌بندی شدند. انتخاب بهترین روش میکروکپسول مناسب عمدتاً به مشخصات میکروکپسول­­‌های PCM از جمله مواد هسته/پوسته، اندازه میکروکپسول، ضخامت پوسته، رفتارهای مکانیکی و خواص حرارتی بستگی دارد. علاوه بر این، این مقاله مروری جامع، فناوری‌های مورد استفاده برای شناسایی میکروکپسول‌های PCM را بررسی نموده است. به عنوان مثال DSC برای تجزیه و تحلیل خواص حرارتی، FTIR برای توصیف ساختار و ترکیب شیمیایی و AFM برای اندازه‌گیری خواص مکانیکی استفاده می‌شود. خواص حرارتی، فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی میکروکپسول‌­های PCM به شدت به مواد خام و فرآیندهای سنتز در حین میکروکپسوله‌­سازی بستگی دارد. در نهایت، کاربردهای میکروکپسول‌­های PCM در نساجی، دوغاب، ساختمان و فوم‌­ها ارائه و مفصل توضیح داده شد. میکروکپسول‌های PCM هنوز کاربردهای بالقوه دیگری مانند ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی به گرمایی، ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی به گرمایی و زیست‌پزشکی دارند. نتایج برای استفاده آن­ها در آینده در عمل بسیار امیدوار کننده است. اگرچه میکروکپسول‌های PCM ممکن است مواد ذخیره‌سازی انرژی گرمایی جذابی به نظر برسند، اما هنوز چیزهای زیادی برای کاوش و بهبود در ساخت، خصوصیات و استفاده تجاری وجود دارد. به عنوان مثال راندمان کپسوله‌سازی رضایت بخش نیست، محتویات مواد باید افزایش یابد، اندازه ذرات باید کاهش یابد و زمان اتصال عرضی بیش از حد طولانی است. با توجه به روش­‌های شناسایی یک روش شناسایی مکانیکی استاندارد برای میکروکپسول­‌های PCM مورد نیاز است زیرا اکثر میکروکپسول‌های PCM برای نشتی آزمایش نشده‌­اند. در آخر اما نه کم‌ اهمیت، یکی از موانع اصلی کاربرد صنعتی میکروکپسول‌های PCM فراسرمایش آنها است که باید در آینده حل شود.

دانلود فایل : میکروکپسول­‌های مواد تغییر فاز دهنده برای ذخیره انرژی گرمایی

Reference:

Peng, Guangjian, et al. "Phase change material (PCM) microcapsules for thermal energy storage." Advances in polymer technology 2020 (2020).

https://doi.org/10.1155/2020/9490873 ‏

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم زاده