生物炭注入的纤维素泡与基于PEG的相变材料用于增强热能存储和光热性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可持续能源 可持续能源
• 生物材料是一种生物材料.

背景情况:

• 纤维素是一种可持续的生物聚合物,具有热能储能应用的潜力.
• 现有的热管理材料往往具有环境缺点.
• 变相材料 (PCM) 对于热能存储是有效的,但需要稳定的矩阵.

研究的目的:

• 开发和描述用生物炭增强的基于纤维素的新型泡,并与基于聚乙烯糖醇 (PEG) 的相变材料 (PCM) 集成.
• 为了提高纤维素泡的热能储存和光热性能.
• 评估材料的可持续性和耐用性,用于热管理应用.

主要方法:

• 使用节能,非冷干燥方法制造纤维素泡.
• 将生物炭和基于PEG的PCM集成到纤维素矩阵中.
• 泡性能的表征,包括孔隙性,密度,收缩,热能储能能力和光热效率.
• 经过100个热循环的耐用性测试.
• 生命周期评估 (LCA) 用于评估环境影响.

主要成果:

• 优化的纤维素泡呈现出高孔隙度 (85%),低密度 (66 kg·m−3) 和最小的收缩率 (5%).
• 有效的PCM分散是通过水友性-水性相互作用实现的,导致高热能储存 (130 J·g-1).
• 生物炭的结合显著提高了光热效率 (85%) 和导热率,同时提高了矩阵强化.
• 相变特性在100个热周期内保持稳定,表明耐用性良好.
• LCA揭示了生物炭的碳捕获益处,与PEG更高的碳足迹形成鲜明对比.

结论:

• 与生物炭和PCM集成的纤维素基泡为增强的热能存储和光热应用提供了可持续和可扩展的平台.
• 开发的材料表现出卓越的热性能,稳定性和耐用性.
• 这种生物基材料为传统绝缘和储能系统提供了一个有希望的环保替代品.