Sorting by

×
خانه علمی پژوهشیمقالات مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست در فناوری‌های مدیریت حرارتی و ذخیره‌سازی انرژی

مواد تغییر فاز دهنده مبتنی بر زیست در فناوری‌های مدیریت حرارتی و ذخیره‌سازی انرژی

توسط منیره جوادی
0 نظرات

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

مطالب مشابه

پیام بگذارید

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.

نگاهی کوتاه

مرجع اطلاعات تخصصی پلیمر حاوی محتوی فنی،اقتصادی،علمی و تولیدی در بازار ایران به منظور گسترش تعاملات تجاری B2B و B2C فعالین و متقاضیان در عرصه داخلی و بین المللی

خبرنامه

آخرین اخبار

تمامی حقوق مطالب برای “پلیم پارت “محفوظ است و هرگونه کپی برداری بدون ذکر منبع ممنوع میباشد.

ضبط پیام صوتی

زمان هر پیام صوتی 5 دقیقه است