مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :
چکیده
استفاده از پتانسیل مواد تغییر فاز دهنده می‌تواند ذخیره انرژی حرارتی را متحول نماید و اختلاف بین تولید و مصرف انرژی را برطرف نماید. مواد تغییر فاز دهنده به دلیل توانایی خود در جذب و انتشار گرمای قابل توجه در طول تبدیل فاز مشهور هستند و در فناوری‌های فشرده ذخیره‌سازی انرژی حرارتی و کاربردهای مدیریت حرارتی بسیار ارزشمند هستند. راه‌حل‌های امروزی عمدتاً از مواد تغییر فاز دهنده تجدید ناپذیر تشکیل می‌شوند، جایی که نگرانی‌های مربوط به چرخه‌پذیری و پایداری به طور فزاینده‌ای مورد بحث قرار می‌گیرند. برای دستیابی به مدل‌های انرژی پایدار، تحقیقات مواد تغییر فاز دهنده به سمت مواد مبتنی بر زیست تغییر نموده است. این بررسی زمینه رو به رشد مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست را با هدف شناسایی روندهای غالب، فرصت‌های بالقوه و کاربردهای آینده بررسی می‌نماید. علاوه بر این، چالش‌های پایدار مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست مورد بحث قرار می‌گیرند، که در آن گفتگوی انتقادی در مورد موانع فعلی و شکاف‌های تحقیقاتی ارائه می‌شود و نگاهی اجمالی به آینده این موضوع به سرعت در حال تکامل را ارائه می‌دهد. علاوه بر این نویسندگان روش‌های جدیدی را برای افزایش ادغام مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست در کاربردهای ذخیره‌سازی انرژی حرارتی ارائه نموده و از پذیرش یکپارچه و حداکثر کارایی آنها اطمینان می‌دهند. با تجزیه و تحلیل 180 اثر منتخب، این بررسی تصویری واضح از قابلیت‌ها و چشم‌اندازهای امیدوارکننده مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست را ترسیم نموده و در حالی که سؤالات تحقیقاتی آینده را که باید به آنها پرداخته شود را برجسته می‌نماید.
نتیجه‌گیری
مواد پایه زیستی اصلی که برای پتانسیل آنها در کاربردهای ذخیره انرژی بررسی شده‌اند در این بررسی جامع خلاصه شده است. طبقه‌بندی‌های مختلف مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست، خواص ترموفیزیکی مربوطه، مزایا و معایب هر نوع ارائه شده است. در حالی که برخی تحقیقات گسترده در مورد دسته‌بندی مواد خاص، مانند اسیدهای چرب، استرهای اسید چرب، الکل‌ها و مخلوط‌ها انجام شده است، تقسیم قابل توجهی از یافته‌ها و عملکرد متغیر مواد در برنامه‌های کاربردی با مرزهای مختلف سیستم، نیاز به سیستم‌سازی بهتر از هر دو ویژگی مواد و دیدگاه‌های ارزیابی فناوری را نشان می‌دهد
به طور کلی PCMهای مبتنی بر زیست طیفی از خواص عالی را در مقایسه با جایگزین‌های غیر قابل تجدید معمولی خود نشان می‌دهند و می‌توانن فناوری‌های تغییر دهنده بازی باشند که آینده مصرف انرژی را شکل می‌دهند. مسیرهای تولید، بهبود دوام و قابلیت بازیافت این مواد نقش کلیدی در اجرای آنها برای پایداری حداکثری فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی در آینده را خواهد داشت. همچنین این مواد را می‌توان به طور موفقیت آمیزی با مواد دیگر ترکیب نمود تا عملکرد آنها را بهبود بخشید یا از طریق میکرو یا ماکرو کپسوله‌سازی برای کاربردهای خاص استفاده نمود، همچنین اثرات بالقوه زیست محیطی و مسیرهای بازیافت چنین ترکیباتی باید از قبل در مراحل توسعه در نظر گرفته شود. از سوی دیگر، پراکندگی‌های تغییر فاز دهنده که در آن فازها برای به دست آوردن یک سیال قابل پمپاژ ترکیب می‌شوند، می‌توانند به راحتی در پایان عمر به فازهای اولیه تقسیم شوند
این امکان را برای مسیرهای بازیافت کارآمدتر و سازگار با محیط زیست فراهم می‌نماید. دگرگونی و کمک به پایداری در حال حاضر بر ارزش بازار شرکت‌ها تأثیر می‌گذارد زیرا مصرف کنندگان آنها خواستار کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از صنایع در سراسر جهان هستند. علیرغم فقدان پیشینه خاص برای درک عمومی و موانعی که استفاده بیشتر از PCMهای مبتنی بر زیست جلوگیری می‌نماید، این فناوری‌ها در حال حاضر شانس بیشتری برای برنده شدن در پذیرش اجتماعی نسبت به جایگزین‌های شیمیایی معمولی یا مواد تجدید ناپذیر دارند. حتی اگر باتری جدید بیش از 20 سال دوام بیاورد، ذخیره‌سازی PCM مبتنی بر زیست با دوام ممکن است محصولی پایدارتر و ایمن‌تر برای صرفه‌جویی در انرژی باشد. ادغام PCMهای مبتنی بر زیست یک موضوع مهم در ذخیره‌سازی انرژی حرارتی و فناوری‌های مدیریت حرارتی است. برخی از موضوعات برجسته و شکاف‌های دانش در حال حاضر مرتبط با PCMهای مبتنی بر زیست هستند.
- نیاز شدیدی به یک پایگاه داده جامع حاکم بر PCMهای مبتنی بر زیستی موجود، خواص آنها و داده‌های محیطی مرتبط وجود دارد.
-LCAهای بررسی شده به دلیل کمبود داده‌های محیطی خاص برای هر PCM و همچنین مقایسه با فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی معمولی و اغلب بدون طول عمر فناوری‌های خاص، نتیجه‌گیری روشنی در مورد تأثیرات استفاده از PCM مبتنی بر زیستی ندارند.
- تحقیقات بیشتری در مورد تجزیه‌پذیری زیستی و سازگاری PCMهای مبتنی بر زیست با سایر اجزای سیستمهای TES مورد نیاز است.
- عملکرد مواد باید سیستمی شود و اثرات زیست محیطی مواد بهبود دهنده باید همراه با مزایای عملکرد مواد بهبود یافته منعکس شود.
- نشریاتی که پس از آزمایش‌های گسترده در محیط‌های عملیاتی به PCMهای مبتنی بر زیستی پرداخته و مشخص نماید (مشخصات پایان عمر) وجود ندارد.
- PCMهای مبتنی بر زیست کاندیدای عالی برای کاربردهای مختلف در محدوده دمایی بین 20- تا 200 درجه سانتیگراد هستند.
در مورد کاربردهای نوآورانه و بالقوه آینده، PCMهای مبتنی بر زیست کاندیدای عالی برای استفاده در پارچه‌های تنظیم حرارتی هستند، فناوری که معمولاً در بازار یافت می‌شود. یک کاربرد جالب برای آینده که قبلاً توسط تحقیقات در حال انجام با بودجه ناسا پشتیبانی می‌شود، استفاده از PCMها در لباس‌های فضایی نسل بعدی است. PCM و مفاهیم مبتنی بر پراکندگی PCM نیز به دلیل پتانسیل آنها برای استفاده در فضاپیماهای اکتشافی آینده و سیستمهای کنترل حرارتی ماهواره‌ای اعتبار دارند. حتی اگر PCMهای مبتنی بر زیست به طور خاص در این زمینه ذکر نشده‌اند، ارتباط آنها می‌تواند از نظر در دسترس بودن منابع در فضا افزایش یابد. از این گذشته، کشت گیاهان در اکتشافات فضایی یکی دیگر از زمینه‌های تحقیقاتی عمده در جوامع علمی مربوطه است. به دلیل اهمیت استفاده از مواد غیر سمی و بالقوه ایمن یا سازگار با مواد غذایی، می‌توان به کاربردهای پزشکی، ذخیره‌سازی غذا و نوشیدنی، کشت گیاهان و فناوری‌های حمل و نقل مرتبط اشاره نمود. مواد چند جزئی به دلیل هزینه کم و طبیعت پایدار به عنوان PCMهای زیستی جذاب هستند، اما همانطور که مشاهده می‌شود در مقایسه با PCMهای خالص یا مخلوط‌های یوتکتیک خواص ترموفیزیکی برتری ندارند. با این وجود، آنها ممکن است نامزدهای ارزشمندی برای کاربردهای کم توانی باشند که به دمای ذوب دقیق نیاز ندارند، بلکه به محدوده وسیعتری نیاز دارند. معرفی قابلیت برنامه‌ریزی یکپارچه در سطح مواد برای فعال‌سازی و تغییر خواص، مانند انتقال فاز در PCMهای مبتنی بر زیست، می‌تواند یک موضوع تحقیقاتی مهم در جامعه TES باشد زیرا می‌تواند فرصتی برای حوزه‌های کاربردی جدید با فناوری پیشرفته بسازد.
دانلود فایل : مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست در فناوری‌های مدیریت حرارتی و ذخیره‌سازی انرژی
Reference:
Simonsen, Galina, et al. "Biobased phase change materials in energy storage and thermal management technologies." Renewable and Sustainable Energy Reviews 184 (2023): 113546.
https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113546
ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم‌زاده
