استفاده از مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر مواد زیستی برای مدیریت گرمای موثر

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

افزایش ناگهانی قیمت گاز و نفت به دلیل تقاضا و مسائل سیاسی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌­ای CO₂ به صفر تا سال 2050 دانشمندان را به ارائه استراتژی­‌های تجدیدپذیر و پایدار برای جایگزینی منابع سوخت فسیلی یا کاهش تقاضای انرژی ترغیب می‌­نماید. استفاده از ذخیره انرژی حرارتی ادغام شده با منابع انرژی تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی، یک روش محبوب برای کاهش اوج تقاضای انرژی است. مواد تغییر فاز دهنده (PCM) به عنوان ذخیره حرارتی عملی می‌­تواند از مواد آلی و معدنی مختلف تولید شود در حالی که مواد آلی دارای مزایایی هستند. با این حال PCM­های مبتنی بر نفت آلی اثرات نامطلوبی بر محیط زیست دارند و دانشمندان را ترغیب نموده که مواد تغییر فاز دهنده زیستی سازگار با محیط زیست (Bio-PCM) را مطالعه نمایند. بررسی فعلی بر روی کاربرد مواد تغییر فاز دهنده زیستی برای مدیریت گرمای موثر در سیستم‌های یکپارچه تمرکز دارد. کاربرد Bio-PCM در گرمایش و سرمایش ساختمان، از جمله روش‌های غیرفعال با ادغام PCM در مصالح ساختمانی یا استراتژی‌های فعال با استفاده از PCM در سیستم‌های گرمایش و سرمایش و تامین آب گرم خانگی همراه با سیستم‌های خورشیدی بررسی شد. کاربردهای دیگر Bio-PCM، مانند دارورسانی حساس به حرارت، کنترل دمای بدن در منسوجات و لباس‌های پیاده‌سازی شده با PCM، خنک‌کننده الکترونیکی، انجماد مواد غذایی و حمل و نقل با زنجیره سرد مورد مطالعه قرار گرفت.

نتیجه‌­گیری

مواد تغییر فاز دهنده برای مدت طولانی در صنایع مختلف مانند ساختمان­‌سازی، انرژی خورشیدی و حمل و نقل با زنجیره سرد در صنایع غذایی و پزشکی برای ذخیره انرژی یا جابجایی پیک تقاضای انرژی برای کاهش مصرف انرژی و بهبود انرژی مورد استفاده سیستم قرار گرفت. با این حال کارایی توجه کمتری به اثرات زیست محیطی PCM ها شده است.PCM ها را می‌­توان به مواد زیستی و غیر زیستی تقسیم نمود که معروف­ترین PCM غیر زیستی پارافین است که سازگار با محیط زیست نیست و از مشکلات اشتعال‌­پذیری بالا رنج می‌­برد. از سوی دیگر، PCM های زیستی استخراج شده از مواد بیولوژیکی و طبیعی مانند گیاهان (چوب، روغن‌­های گیاهی) و حیوانات (چربی، خوک و غیره) به عنوان گزینه­‌های جایگزین سبز در نظر گرفته می‌­شوند. در مطالعه حاضر کاربردBio- PCM در مدیریت حرارتی، از جمله گرمایش و سرمایش با توجه خاص به فناوری‌های یکپارچه بررسی شده است.PCM های مبتنی بر مواد زیستی ارزان، قابل تجدید، غیر خورنده، غیر قابل اشتعال و سازگار با محیط زیست با طیف گسترده­‌ای از دماهای انتقال هستند که آن­ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می­‌نماید.­PCM های زیستی کاربردهای گسترده ای از جمله ادغام آن­ها در تخته‌­های دیواری و سایر مصالح ساختمانی به عنوان ذخیره حرارتی، در سیستم­های سرمایش و گرمایش HVAC، آب گرم خانگی، کلکتورهای خورشیدی و پانل‌های فتوولتائیک، اجاق­‌های خورشیدی و مبدل‌­های حرارتی، خورشیدی. دودکش، خنک کننده الکترونیکی، حمل و نقل با زنجیره سرد، کاربرد نساجی و بسته­‌بندی و دارورسانی حساس به حرارت و غیره دارند. با این حال مطالعات تجربی بیشتری برای استفاده از Bio-PCM در برنامه مذکور برای تخمین اثربخشی­PCM ها در کاهش تقاضای انرژی یا مدیریت حرارتی به‌ویژه برای کاربردهای خنک‌کننده الکترونیکی یا ساخت‌وساز ساختمان به‌عنوان مثال، استفاده از­PCM‌های مبتنی بر زیست‌محیطی در پانل‌های قابل جابجایی واقع در داخل دیوار نیاز است. علاوه بر این، مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تولید، حمل و نقل و استفاده از PCM‌های زیستی باید به طور کلی تجزیه و تحلیل شود و با سایر­PCM‌های غیر زیستی مانند پارافین مقایسه شود. تجزیه و تحلیل جامع کل چرخه عمر­PCM ها از تولید تا پایان عمر باید یک عامل اساسی در انتخاب  PCM مخصوص برای کاربرد خاص در نظر گرفته شود. فقدان چنین تحلیلی در کار مشهود است.

دانلود فایل : استفاده از مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر مواد زیستی برای مدیریت گرمای موثر

Reference:

Mehrizi, Abbasali Abouei, et al. "Application of bio-based phase change materials for effective heat management." Journal of Energy Storage 61 (2023): 106859.‏

https://doi.org/10.1016/j.est.2023.106859  

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم‌­زاده