PCMs วัสดุเปลี่ยนสถานะสำหรับจัดเก็บพลังงานความร้อน

PCM Microcapsules for Thermal Energy Storag e: TES

“….วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs กำลังได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น และกำลังเป็นที่นิยมสำหรับการจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ในอนาคต ..”

เทคนิคการใช้ไมโครแคปซูล Microcapsules ล่าสุดนั้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อน และประสิทธิภาพเชิงกล Thermal & Mechanical Performance ของวัสดุเปลี่ยนสถานะ PCMs ที่ใช้ในการจัดเก็บพลังงานความร้อน โดยเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อน และป้องกันการรั่วไหลของวัสดุหลอมเหลว .. ทุกวันนี้ มีการเผยแพร่การศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับวัสดุเปลี่ยนสถานะไมโครแคปซูล PCM Microcapsules เพื่ออธิบายประโยชน์ของพวกมันในระบบพลังงาน ..

ความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุเปลี่ยนสถานะไมโครแคปซูล PCM Microcapsules สำหรับการจัดเก็บ และปล่อยคายความร้อนแฝง Latent Heat ระหว่างการเปลี่ยนสถานะของสสารนั้น คือ ตัวอย่างที่จะช่วยให้ผู้คนเข้าใจธรรมชาติของวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ได้ง่ายขึ้น และสามารถแสดงให้เห็นแนวทางสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานความร้อนคุณภาพระยะทนยาวในอนาคตให้สำเร็จได้ในที่สุด ..

วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs คือ สารที่ปล่อย หรือดูดซับพลังงานซึ่งเพียงพอเพื่อสร้างความร้อน หรือความเย็นที่มีประโยชน์ในช่วงเปลี่ยนสถานะของสสาร .. ในกรณีส่วนใหญ่ การเปลี่ยนแปลงจะอยู่ระหว่าง 1 ใน 2 สถานะหลักของสสาร ได้แก่ ของแข็ง และของเหลว เป็นต้น .. การเปลี่ยนสถานะ Phase Transition อาจเกิดขึ้นระหว่างสถานะที่ไม่ใช่แบบปกติทั่วไปของสสาร เช่น สสารที่เป็นผลึก Crystal Conformance ซึ่งวัสดุจะเปลี่ยนจากโครงสร้างผลึกหนึ่งไปยังอีกสถานะ Crystalline Structure หนึ่ง และอาจมีสถานะระดับพลังงานสูง หรือต่ำกว่าก็ได้ ..

การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES โดยใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials: PCMs คือ วิธีการ และนวัตกรรมใหม่ เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น .. เทคนิคการห่อหุ้มด้วยไมโครแคปซูล Microencapsulation Techniques นำไปสู่การเอาชนะข้อบกพร่องบางประการของการประยุกต์ใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในแอปพลิเคชัน Applications ต่าง ๆ อีกมากมาย .. การทบทวนศึกษาที่ครอบคลุมเกี่ยวกับคุณสมบัติของ PCMs และเทคนิคการห่อหุ้มด้วยไมโครแคปซูล จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบเทคนิคที่มีอยู่อย่างถี่ถ้วน และความเข้ากันได้กับวัสดุ PCMs ประเภทต่าง ๆ รวมทั้งวัสดุเคลือบผิว และพื้นที่การใช้งาน ..

วัตถุประสงค์หลักของการทบทวนนี้ คือ เพื่อให้มั่นใจว่า กระบวนการห่อหุ้มไมโครแคปซูล Microcapsules แต่ละขั้นตอน และเพื่อระบุปัจจัยต่าง ๆ ที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของไมโครแคปซูลที่ได้ มีการตรวจสอบประสิทธิภาพการห่อหุ้มไมโครแคปซูล ตลอดจนข้อจำกัดของแต่ละเทคนิค และเน้นย้ำถึงสภาวะการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของแต่ละกระบวนการ .. นอกจากนี้ยังมีการนำเสนอการศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับการพัฒนาไมโครแคปซูลวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs แบบมัลติฟังก์ชั่น Multifunctional พร้อมประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น และทิศทางการใช้งานรูปแบบใหม่ ๆ เพื่อให้เป็นแนวทางที่เป็นประโยชน์สำหรับการวิจัยในอนาคตเกี่ยวกับแอปพลิเคชันสำหรับการจัดเก็บพลังงานความร้อนต่ำของไมโครแคปซูลวัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ Advanced Phase Change Materials: APCMs ที่เป็นไปได้ในอนาคตจากนี้ไป ..

การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ให้สามารถจัดเก็บและส่งจ่ายพลังงานความร้อนส่วนเกินเป็นชั่วโมง เป็นวัน หรือยาวนานเป็นเดือนได้ ..

การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ทำได้ด้วยเทคโนโลยีที่หลากหลายแตกต่างกันไปอย่างมาก .. ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีเฉพาะ Specific Technology แต่ละประเภท และชนิดของวัสดุที่ยอมให้พลังงานความร้อนส่วนเกินถูกจัดเก็บ ซึ่งระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES System เหล่านี้ ช่วยให้สามารถจัดเก็บ ปล่อยคาย และใช้งานพลังงานความร้อนส่วนเกินเป็นชั่วโมง ยาวนานเป็นวัน หรือเดือนต่อมาได้ในระดับ และขนาดต่างๆ ทั้งสำหรับการส่งจ่ายความร้อน และการผลิตกำลังไฟฟ้า ตั้งแต่กระบวนการส่วนบุคคล ครัวเรือน บ้าน อาคาร ชุมชน สถานที่ทำงาน เขตเมือง หรือภูมิภาค รวมทั้งการใช้งานบนโครงข่ายระบบสายส่งได้อย่างยอดเยี่ยม ..

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานพวกมัน ได้แก่ การสร้างความสมดุลของความต้องการพลังงานระหว่างเวลากลางวัน และกลางคืน การจัดเก็บความร้อนในฤดูร้อนเพื่อให้ความร้อนในฤดูหนาว หรือความเย็นในฤดูหนาวสำหรับเครื่องปรับอากาศในฤดูร้อน รวมถึงการจัดเก็บพลังงานความร้อนตามฤดูกาลรูปแบบต่าง ๆ .. เครื่องมือพื้นฐานที่ใช้จัดเก็บพลังงาน รวมถึง น้ำ ถังเก็บน้ำ หรือน้ำแข็งตะกอน ทรายซิลิกา เกลือหลอมเหลว มวลของแผ่นดิน หรือพื้นหินที่เข้าถึงได้ด้วยระบบแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้หลุมเจาะ ชั้นหินอุ้มน้ำลึกที่อยู่ระหว่างชั้นใต้ดินที่น้ำผ่านไม่ได้ หลุมตื้น ๆ เรียงรายไปด้วยกรวดและน้ำ รวมทั้งหุ้มฉนวนที่ด้านบน เช่นเดียวกับ สารละลายยูเทคติก Eutectic Solutions และวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ที่กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในระบบพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE เป็นต้น ..

แหล่งพลังงานความร้อนอื่น ๆ สำหรับการจัดเก็บ ได้แก่ ความร้อน หรือความเย็นที่ผลิตด้วยปั๊มความร้อน Heat Pumps จากพลังงานไฟฟ้าที่มีต้นทุนต่ำกว่า Off-Peak & Lower Cost Electric Power ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติที่เรียกว่า Peak Shaving หรือการใช้ระบบจัดเก็บพลังงานความร้อนด้วยทราย Sand Battery ก็เป็นอีกตัวอย่างของระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ซึ่งรวมถึงการใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Material : PCMs สำหรับจัดเก็บพลังงานความร้อน เป็นต้น .. ความร้อนจากโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม Combined Heat & Power : CHP Power Plants, ความร้อนที่เกิดขึ้น หรือถูกสร้างขึ้นโดยพลังงานไฟฟ้าหมุนเวียน Renewable Electrical Energy ส่วนที่เกินความต้องการใช้บนระบบสายส่งกริดไฟฟ้า และความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม Waste Heat from Industrial Processes สามารถจัดเก็บรวบรวมไว้เพื่อนำมาใช้งานในภายหลัง หรือเพื่อการผลิตกำลังไฟฟ้าระยะทนยาว .. การจัดเก็บความร้อน Heat Storage ทั้งตามฤดูกาล และในระยะสั้นที่กล่าวถึงนี้นั้น ถือเป็นวิธีสำคัญในการสร้างสมดุลของการผลิตกำลังไฟฟ้าหมุนเวียน Renewable Electricity ที่ผันแปร ..

ทั้งนี้ ตัวอย่างการผนวกรวมการผลิตกำลังไฟฟ้าร่วมกับระบบจัดเก็บความร้อนด้วยทราย Sand-Based Thermal Energy Storage หรือ Sand Battery และการทำความร้อนในระบบพลังงานที่ป้อนเข้าด้วยพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy เกือบ หรือทั้งหมดนั้น คือ ความต้องการระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ระยะทนยาวสำหรับอนาคตระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติจากนี้ไป ไม่มีข้อสงสัย ..

ทรายซิลิกา Silica Sand or Silicon Dioxide : SiO₂ ที่เป็นของแข็ง หรือหลอมเหลว มีอุณหภูมิในการจัดเก็บที่สูงกว่าเกลือมาก ซึ่งส่งผลให้มีความจุ และประสิทธิภาพที่มากขึ้น กำลังได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่า พวกมัน คือ เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบจัดเก็บพลังงานด้วยชุดแบตเตอรี่ลิเธี่ยมทั่วไป .. ทรายซิลิกา Silica Sand สามารถจัดเก็บพลังงานได้มากกว่า 1 MWh/m³ ที่อุณหภูมิ 1,400°C .. ข้อได้เปรียบเพิ่มเติม คือ ความอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติ เมื่อเทียบกับเกลือบางประเภทที่ใช้เพื่อจุดประสงค์เดียวกันสำหรับการจัดเก็บความร้อน ..

อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs เป็นอีกทางเลือกที่น่าสนใจ และกำลังได้รับความสนใจในเชิงพาณิชย์เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ .. ปัจจุบัน พวกมันได้กลายเป็นที่นิยมสำหรับการจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ที่อาจมีราคาถูกกว่า Sand Battery ในภาพรวม .. เทคนิคการประยุกต์ใช้ไมโครแคปซูล Microcapsules ล่าสุดนั้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อน และประสิทธิภาพเชิงกล Thermal & Mechanical Performance ของวัสดุเปลี่ยนสถานะ PCMs ที่ใช้ในการจัดเก็บพลังงานความร้อนขนาดเล็ก และขนาดใหญ่ระยะทนยาว รวมทั้ง โซลูชันที่เป็นข้อไขของวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs และผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องนั้น ครอบคลุมการใช้งาน ณ อุณหภูมิที่หลากหลายกว่าทรายซิลิกา Silica Sand อยู่ที่ระหว่าง -100°C หรือ -148°F และ +885°C หรือ +1,625°F .. ทั้งนี้ ในตลาดมีพวกมันให้เลือกใช้ทั้งในรูปแบบมาตรฐาน Standard PCMs หรือในรูปแบบต่าง ๆ และรุ่นล่าสุดที่เป็นวัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ Advanced Phase Change Materials : APCMs ซึ่งถูกห่อหุ้มไว้ด้วยไมโครแคปซูล Microcapsules เป็นต้น ..

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ในระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ..

พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy เป็นหนึ่งในทางเลือก Green Alternatives ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนที่แหล่งพลังงานฟอสซิล Fossil Energy ที่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น .. อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Sources อื่น ๆ พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy ถูกจำกัดโดยธรรมชาติที่ขึ้น ๆ ลง ๆ ซึ่งเรียกว่า ความผันแปรไม่ต่อเนื่องของวัฏจักรรายวัน และตามฤดูกาล .. การจัดเก็บพลังงานมีหลายรูปแบบ เช่น การจัดเก็บพลังงานเชิงกล Mechanical, ไฟฟ้า Electrical, ความร้อน Thermal และการจัดเก็บพลังงานด้วยเทคนิคทางเคมี Chemical .. ระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ได้รับการยอมรับมาก่อนนานแล้วว่า พวกมัน คือ วิธีการจัดการกับพลังงานความร้อนจากแผ่รังสีแสงอาทิตย์ส่วนเกิน และสามารถตอบสนองความต้องการพลังงาน โดยที่ไม่ทำลายสิ่งแวดล้อม ..

การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage สามารถทำได้ตามหลักการทางกายภาพ 3 ประการ ได้แก่ ประการที่ 1 การจัดเก็บพลังงานความร้อนสัมพัทธ์ Sensible Heat Thermal Energy Storage : SHTES ขึ้นอยู่กับการเพิ่มอุณหภูมิของวัสดุที่เป็นของแข็ง หรือของเหลว โดยไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสถานะของสสาร เช่น แบตเตอรี่ทราย Sand Battery เป็นต้น .. ประการที่ 2 การจัดเก็บความร้อนเคมี Thermochemical Storage : TCS ซึ่งหมายถึงความร้อนที่ดูดซับ หรือปล่อยออกมาในระหว่างปฏิกิริยาเคมีที่ผันกลับไปกลับมาได้ และ รูปแบบที่ 3 คือ การจัดเก็บพลังงานด้วยความร้อนแฝง Latent Heat Thermal Energy Storage : LHTES ตามการเปลี่ยนสถานะของวัสดุ ซึ่งแต่ละรูปแบบมีลักษณะเฉพาะของสสารในตัวมันเองด้วยความจุพลังงานจำเพาะ Specific Energy Capacity, ระยะเวลาจัดเก็บ Storage Period, ประสิทธิภาพ Efficiency, อัตราการชาร์จ และการปล่อยคายพลังงาน Rate of Charge & Discharge และรวมทั้งต้นทุน Cost ..

ปัจจุบัน พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงเข้มข้น Concentrated Solar Power : CSP ได้รับการยอมรับว่าเป็นพลังงานหมุนเวียนที่ไม่เหมือนใครสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้า เนื่องจากความสามารถในการผลิตกำลังไฟฟ้าที่ส่งจ่ายได้โดยผนวกรวมระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ไว้พร้อมด้วย และแม้ว่า ปัจจุบัน ระบบจัดเก็บพลังงานความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลว Molten Salts TES คือ เทคโนโลยีที่แพร่หลายมากที่สุดใน Concentrated Solar Power : CSP เชิงพาณิชย์ก็ตาม แต่ในภาคอุตสาหกรรม และการผลิตไฟฟ้า กำลังมองหาระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ที่มีราคาถูกกว่า และมีประสิทธิภาพมากขึ้นอีก ซึ่งการใช้งาน TES ด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ได้รับการเน้นย้ำว่า พวกมัน คือ ระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน TES ที่มีต้นทุนต่ำกว่า และสามารถจัดเก็บ และให้พลังงานที่สูงกว่า ..

แนวคิดใหม่ทั้งหมดของระบบจัดเก็บพลังงานด้วย PCMs ที่จะใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์ พร้อมการประเมินทางเทคนิค พบว่า ระบบจัดเก็บพลังงานด้วย PCMs แบบเรียงซ้อนได้รับการประเมิน โดยใช้ถัง 4 ถังที่มีการจัดระเบียบ PCMs ตามอุณหภูมิหลอมเหลว และพลังงานความร้อนแฝงของวัสดุ .. การทดสอบประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้า Plant Performance เป็นรายวัน รายเดือน และรายปี ได้ข้อสรุปหลัก คือ ความคล้ายคลึงกันระหว่างแนวคิดใหม่นี้กับระบบจัดเก็บพลังงานความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลวเชิงพาณิชย์แบบ 2 ถัง Commercial Two-Tank Indirect Molten Salt System .. ทั้งนี้ ด้วยการผลิตกำลังไฟฟ้าสะสมทั้งปีใกล้เคียงกัน และการผลิตสุทธิของทั้ง 2 ระบบนี้ มีความสอดคล้องกัน แต่ด้วยต้นทุนของระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน TES ด้วย PCMs ที่ถูกกว่ามาก ..

วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ได้รับการยอมรับว่าเป็นวัสดุจัดเก็บความร้อนแฝง Latent Heat Thermal Energy Storage : LHTES ที่มีแนวโน้มซึ่งช่วยให้การดูดซับ และปล่อยคายความร้อนแฝงในช่วงระหว่างการเปลี่ยนสถานะของสสาร .. การดูดซับพลังงานเกิดขึ้นในสามขั้นตอนติดต่อกันตั้งแต่การจัดเก็บโดยความร้อนสัมพัทธ์ และความร้อนแฝง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะ ความร้อนจำเพาะของวัสดุ Material’s Specific Heat or Cp จะถูกดูดซับเป็นความร้อนสัมพัทธ์ ในระหว่างการเปลี่ยนสถานะของสสาร การจัดเก็บพลังงานจะเกิดขึ้นในลักษณะที่อุณหภูมิต่ำกว่าปกติ โดยการดูดซับความร้อนในรูปของความร้อนแฝง Form of Latent Heat .. ในที่สุด เหนือการเปลี่ยนแปลงนี้ อุณหภูมิของวัสดุจะเพิ่มขึ้น และการจัดเก็บรักษาด้วยความร้อนที่เหมาะสมจะเกิดขึ้น ทั้งนี้ PCMs ยังคงได้รับการคัดเลือกจากคุณสมบัติทางความร้อนเป็นหลัก สำหรับการใช้งานเฉพาะ ขณะที่อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะควรเหมาะสมกับการใช้งาน ในเวลาเดียวกัน ควรมีความร้อนแฝงสูงเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถจัดเก็บความร้อนแฝงได้สูงสุด โดยใช้วัสดุจำนวนน้อย .. วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ที่มีค่าการนำความร้อนสูงกว่า จะมีอัตราการดูดซับ และปลดปล่อยความร้อนสูงกว่าวัสดุอื่น ๆ ..

โดยทั่วไป การดักจับ และจัดเก็บพลังงาน Capturing & Storing Energy นั้น มิใช่เรื่องง่าย .. วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Material : PCMs เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการจัดเก็บ และปล่อยคายพลังงานความร้อน ซึ่ง PCMs เหล่านี้ จะทำหน้าที่เหมือนแบตเตอรี่สำหรับพลังงานความร้อน Battery for Heat Energy เนื่องจากจะดูดซับพลังงานความร้อนเมื่อหลอมละลาย และสามารถชาร์จใหม่ Recharged ได้โดยการทำให้เย็นลงจนกว่าจะตกผลึก และให้พลังงานที่เก็บไว้กลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม .. ดังนั้น พวกมันจึงสามารถจัดเก็บ และปล่อยคายพลังงานความร้อนได้หลายพันครั้ง โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางความร้อนใด ๆ ทั้งสิ้น ..

พลังงานที่ปลดปล่อย และถูกดูดซับโดยการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว หรือในทางกลับกัน ความร้อนของการหลอมรวมโดยทั่วไปจะสูงกว่าความร้อนสัมพัทธ์ ตัวอย่างเช่น น้ำแข็งต้องการ 333.55 J/g ในการละลาย แต่จากนั้น อุณหภูมิน้ำจะเพิ่มขึ้นอีก 1^oC ด้วยพลังงานที่เพิ่มขึ้นเพียง 4.18 J/g เท่านั้น .. ดังนั้น น้ำ/น้ำแข็ง Water/Ice จึงเป็นวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Material ที่มีประโยชน์มาก และถูกใช้เพื่อเก็บความเย็นในฤดูหนาว เพื่อทำให้อาคารเย็นในฤดูร้อน Cool Buildings in Summer ซึ่งวิธีการนี้ถูกใช้มานานก่อนแล้ว ตั้งแต่สมัย Achaemenid Empire เมื่อมากกว่า 300 ปีก่อนคริสตกาล ..

ด้วยการหลอมเหลว และแข็งตัวที่อุณหภูมิเปลี่ยนสถานะ Phase Change Temperature : PCT ทำให้ PCMs สามารถจัดเก็บ และปล่อยคายพลังงานจำนวนมากได้เมื่อเทียบกับ Sensible Heat Storage .. ความร้อนจะถูกดูดซับ หรือปล่อยออกมาเมื่อวัสดุเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว และในทางกลับกัน หรือเมื่อโครงสร้างภายในของวัสดุเปลี่ยนแปลงตามสถานะของ PCMs ซึ่งบางครั้งพวกมันจึงถูกเรียกว่า วัสดุจัดเก็บความร้อนแฝง Latent Heat Storage : LHS Materials ..

วัสดุเปลี่ยนสถานะ PCMs มี 2 ประเภทหลัก ได้แก่ วัสดุอินทรีย์ Organic Materials ที่ได้จากปิโตรเลียม จากพืช หรือจากสัตว์ และเกลือไฮเดรต Salt Hydrates ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เกลือธรรมชาติจากทะเล หรือจากแหล่งแร่ หรือเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการอื่น ๆ และประเภทที่ 3 คือ การเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นของแข็ง Solid to Solid Phase Change ..

PCMs ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ต่าง ๆ มากมาย ซึ่งต้องการการจัดเก็บพลังงาน และ/หรือ ณ อุณหภูมิคงที่ ซึ่งรวมถึงแผ่นความร้อน การทำความเย็นสำหรับกล่องสลับสายโทรศัพท์ Telephone Switching Boxes และเสื้อผ้า Clothing ..

ตลาดที่มีศักยภาพที่ใหญ่ที่สุด คือ การสร้างเครื่องทำความร้อน และความเย็นในอาคาร .. PCMs มีศักยภาพในแง่ของการลดลงอย่างต่อเนื่องของค่าไฟฟ้าหมุนเวียน ควบคู่ไปกับลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องของกำลังไฟฟ้าดังกล่าว ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความไม่ลงตัวระหว่างความต้องการสูงสุด และความพร้อมในการจัดหา ในอเมริกาเหนือ จีน ญี่ปุ่น ออสเตรเลีย ยุโรปใต้ และประเทศพัฒนาแล้วอื่น ๆ ที่มีฤดูร้อน อุปทานสูงสุดจะอยู่ในช่วงเที่ยง ในขณะที่อุปสงค์สูงสุดจะอยู่ระหว่างเวลา 1700-2000 สิ่งนี้ สร้างโอกาสสำหรับการจัดเก็บความร้อน ..

ด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะของแข็งและของเหลว Solid-Liquid Phase Change Materials ซึ่งมักจะถูกหุ้มไว้ด้วยไมโครแคปซูล Microcapsules สำหรับการติดตั้งในแอปพลิเคชันสุดท้าย เพื่อบรรจุในสถานะของเหลว หมายถึง ในบางรูปแบบการใช้งาน การห่อหุ้ม PCMs ด้วยไมโครแคปซูล Microcapsules or Micro-Encapsulation ในรูปแบบของแท่งกระบอก ลูกกลม หรือฟองอากาศเปลือกแข็ง ช่วยให้วัสดุคงสภาพเป็นของแข็ง ขณะที่ภายในแกน PCMs หลอมละลายเพื่อดูดซับความร้อนไว้ ..

คาดการณ์ตลาดวัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ทั่วโลก Global Advanced Phase Change Materials: PCMs Market ..

วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ใช้สำหรับจัดเก็บพลังงานความร้อน ทำให้สามารถเก็บพลังงานที่อุณหภูมิสูง และต่ำไว้สำหรับการใช้งานได้ในภายหลัง ..

การเติบโตของตลาดทั่วโลก ถูกกระตุ้นโดยกิจกรรมปรับแต่งอาคาร และการก่อสร้าง Building & Construction Activities ที่เพิ่มขึ้น การมุ่งเน้นไปที่การอนุรักษ์พลังงาน แนวโน้มการขยายตัวของเมืองที่เพิ่มขึ้น และการพัฒนาทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ Advanced Phase Change Materials : APCMs ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ รวมทั้งกระแสสังคมที่เพิ่มขึ้นสำหรับการก่อสร้างสีเขียว Green Construction คาดว่าจะเป็นแรงผลักสำคัญของตลาด เนื่องจากการใช้ PCMs ในก่อสร้างปรับปรุงอาคารที่กล่าวถึงนี้นั้น ทำให้เกิดประสิทธิภาพการใช้พลังงานสะอาดได้จริง ..

ความจุที่ดีขึ้นของวัสดุในการเก็บความร้อน และการใช้งานพวกมันอย่างแพร่หลายของบรรจุภัณฑ์ควบคุมอุณหภูมิในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น ชีวการแพทย์ เวชภัณฑ์ อาหาร และเครื่องดื่ม ได้ส่งเสริมการยอมรับให้สูงขึ้นด้วยเช่นกัน .. การปรากฏตัวของ PCMs ด้วยเทคโนโลยีล่าสุด ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการขนส่งด้วยนั้น คาดว่าจะช่วยผลักดันการเติบโตของตลาด .. ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุฉนวนความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงในการใช้งานกับ Heat Pump และระบบ HVAC รวมทั้งเครื่องทำความเย็นเชิงพาณิชย์ มีแนวโน้มที่จะสนับสนุนการใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ Advanced Phase Change Materials : APCMs เพิ่มขึ้นอย่างมากในอนาคตด้วยความเร่งไปพร้อมด้วย ..

ขนาดธุรกิจภาพรวมในตลาดการจัดเก็บพลังงานความร้อนทั่วโลก Thermal Energy Storage: TES Global Market มีมูลค่า 188 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2563 และคาดว่าจะถึง 369 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2568 .. อย่างไรก็ตาม หากรวมระบบ Heat Pumps และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนไปด้วยแล้ว ได้รับการคาดหมายเพิ่มเติมว่า มูลค่าขนาดธุรกิจในตลาดที่เกี่ยวข้องรวมทั้งหมด จะสามารถพุ่งแตะระดับ 51.3 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ได้ภายในปี 2573 .. ทั้งนี้ อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดการจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage Global Market ทั่วโลกที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 14.4% ในช่วงเวลาที่คาดการณ์ ปี 2564-2573 ..

ทั้งนี้ในประเด็นเฉพาะ ตลาดวัสดุเปลี่ยนสถานะ PCMs Market นั้น อ้างอิงการสำรวจตลาดของ Global News Wire ชี้ให้เห็นว่า ขนาดธุรกิจในตลาดวัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ทั่วโลก Global Advanced Phase Change Materials: PCMs Market อยู่ที่ 1.1 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2563 คาดว่าจะเติบโตแตะระดับ 3.1 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2570 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับตลาดวัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ทั่วโลก Global Advanced Phase Change Materials: PCMs Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 18.8% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ปี 2564-2570 ..

วัสดุเปลี่ยนสถานะออร์แกนิก Organic PCMs ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มซึ่งเป็นที่นิยม ได้รับการคาดหมายว่าจะเติบโตที่ค่า CAGR 17.3% และสูงแตะที่ 1.2 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในสิ้นปี 2570 .. การเติบโตของตลาดในกลุ่มผลิตภัณฑ์อนินทรีย์ Inorganic Segment อีกกลุ่มหนึ่ง พบว่า อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 19.6% ในช่วง 7 ปีข้างหน้า ปัจจุบันกลุ่มนี้ มีสัดส่วน 64.1% ของตลาดวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials: PCMs ทั่วโลก .. วัสดุเปลี่ยนสถานะออร์แกนิก Organic PCMs จะประกอบขึ้นด้วยสารประกอบชีวภาพ และพาราฟิน Bio-Based Compounds & Paraffin ในขณะที่ วัสดุเปลี่ยนสถานะอนินทรีย์ Inorganic PCMs จะประกอบไปด้วย โลหะ Metallic, เกลือไฮเดรต Salt Hydrates และอื่นๆ .. การใช้สารอินทรีย์ PCMs โดยเฉพาะอย่างยิ่งกรดไขมันคาดว่าจะมีการเติบโตอย่างแข็งแกร่ง เนื่องจากความสนใจที่เพิ่มขึ้นในวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม .. กลุ่มอนินทรีย์ PCMs ได้รับแรงผลักดันจากการใช้เกลือไฮเดรตอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากลักษณะเฉพาะที่ดีกว่า เช่น ราคาย่อมเยา ความร้อนสูงจากการหลอมละลาย การไม่ติดไฟ และการนำความร้อนสูง เป็นต้น ..

ในสหรัฐฯ ประเทศเดียว ตลาดวัสดุเปลี่ยนสถานะประยุกต์ในสหรัฐฯ Global Advanced Phase Change Materials : PCMs Market มีมูลค่าประมาณ 419.3 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 .. ปัจจุบัน สหรัฐฯ มีส่วนแบ่ง 32.4% ในตลาดโลก .. จีน ซึ่งเป็นประเทศที่มีเศรษฐกิจใหญ่เป็นอันดับ 2 ของโลก ได้รับการคาดว่า ขนาดตลาดของจีนจะมีมูลค่าสูงแตะระดับ 379.3 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2569 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี อยู่ที่ค่า CAGR 20.3% ตลอดระยะเวลาการวิเคราะห์ .. ตลาดทางภูมิศาสตร์อื่นๆ ที่น่าสนใจ ได้แก่ ญี่ปุ่น และแคนาดา โดยแต่ละตลาดคาดการณ์ว่าจะเติบโตที่ 15.4% และ 18% ตามลำดับในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ..

ในยุโรป เยอรมนี คาดหมายว่าจะเติบโต อยู่ที่ค่า CAGR 17% ในขณะที่ตลาดอื่นๆ ในยุโรป ได้รับการคาดหมายว่าจะมีมูลค่ารวมสูงถึง 456.9 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2570 .. ยุโรป และอเมริกาเหนือ คือ ตัวแทนของตลาดระดับภูมิภาคที่สำคัญ การเติบโตในภูมิภาคเหล่านี้ ได้รับแรงกระตุ้นจากการมุ่งเน้นที่เพิ่มมากขึ้นในการอนุรักษ์พลังงาน Energy Conservation และการเน้นที่ผลลัพธ์ ได้แก่ การใช้ผลิตภัณฑ์ประหยัดพลังงาน Energy Efficient Products เช่น PCM ขั้นสูง การบังคับใช้กฎระเบียบด้านประสิทธิภาพพลังงานในอาคารอย่างเข้มงวดเป็นตัวขับเคลื่อนหลักในการเติบโตสำหรับ PCMs ประยุกต์ในภูมิภาคเหล่านี้ ประโยชน์ต่อตลาด คือ ระดับการรับรู้ที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับข้อดีของการใช้วัสดุประหยัดพลังงาน เช่น Advanced Phase Change Materials : APCMs .. ตลาดเอเชียแปซิฟิกสำหรับ APCMs ได้รับการสนับสนุนจากการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็ว การขยายตัวของเมือง และการขยายตัวของภาคการก่อสร้างอาคารประหยัดพลังงาน และการใช้พลังงานสะอาดสีเขียว ..

สรุปส่งท้าย ..

ในระบบพลังงานทางเลือกขนาดเล็กในครัวเรือน เช่น ชุดระบบพลังงานแสงอาทิตย์รูปแบบผสม Solar Energy Hybrid Systems นั้น ความร้อนส่วนเกินจากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV จะถูกเก็บไว้ในวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs .. นักวิจัยอธิบายว่า “พลังงานความร้อนส่วนเกินเหล่านี้ สามารถแปลงเป็นพลังงานให้กับเครื่องทำน้ำร้อนได้ ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นการใช้พลังงานขนาดใหญ่ที่สุดในครัวเรือน” ..

วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs คือ วัสดุสารที่สามารถเก็บพลังงานความร้อนได้ ทำให้อุณหภูมิคงที่ พวกมันสามารถดูดซับ หรือปล่อยพลังงานความร้อนที่เรียกว่า ‘ความร้อนแฝง Latent’ ปริมาณมากเมื่อผ่านการเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพ เช่น ในระหว่างกระบวนการหลอมเหลว และกระบวนการแข็งตัวที่จุดเยือกแข็ง Melting & Freezing Process เป็นต้น ..

ระบบ Hybrid รูปแบบนี้ ประกอบด้วยหน่วย Solar PVs ซึ่งติดตั้ง PCMs ไว้ที่ด้านหลังของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ Solar Modules, กังหันลม Wind Turbine, แบตเตอรี่ Batteries และภายในโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพ Biogas Plant ..

วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ใช้สำหรับทั้งทำความเย็น และเก็บความร้อนส่วนเกิน “ความจุความร้อนของ PCMs ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหลอมเหลวของ PCM และความจุความร้อนแฝง” .. นักวิทยาศาสตร์เน้นย้ำว่า “แคลเซียมคลอไรด์เฮกซาไฮเดรต Calcium Chloride Hexahydrate : CaCl₂H₁₂O₆ ซึ่งมีจุดหลอมเหลวประมาณ 30^oC และความจุความร้อนแฝง 191 KJ/Kg เป็นที่นิยมสำหรับการถูกใช้เป็นสารเปลี่ยนสถานะ PCM สำหรับระบบพลังงานทางเลือกขนาดเล็กในครัวเรือน” ..

สำหรับในระบบพลังงานขนาดกลาง และขนาดใหญ่นั้น การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES โดยใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs คือ วิธีการ และนวัตกรรมใหม่ เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น .. เทคนิคการห่อหุ้มด้วยไมโครแคปซูล Microencapsulation Techniques นำไปสู่การเอาชนะข้อบกพร่องบางประการของการประยุกต์ใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials: PCMs และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในแอปพลิเคชัน Applications ต่างๆ อีกมากมาย ..

จุดประสงค์ของระบบจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES คือการเก็บพลังงานความร้อนที่จ่ายให้ในช่วงเวลาหนึ่ง และให้พลังงานกลับคืนเมื่อจำเป็น ในหลายๆ ครั้ง .. ส่วนหนึ่งของพลังงานความร้อนของระบบต่างๆ จะถูกปล่อยทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์ ซึ่งหากพลังงานความร้อนส่วนเกินเหล่านี้นี้ ถูกจัดเก็บไว้ในระบบ เช่น Thermal Energy Storage System : TESS แล้ว จะส่งผลให้การใช้พลังงานจะดีขึ้น และมีประสิทธิภาพมากขึ้น และหากมีการใช้ระบบดังกล่าวอย่างแพร่หลายแล้ว เชื่อมั่นได้ว่าจะช่วยให้ประหยัดเชื้อเพลิง และช่วยเศรษฐกิจของประเทศให้ขับเคลื่อนต่อเนื่องไปได้ด้วยแหล่งพลังงานที่สะอาดกว่าในอดีต .. วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ต่าง ๆ สามารถนำมาใช้ใน TESS เพื่อจัดเก็บพลังงานความร้อนได้ และในปัจจุบันมีวัสดุสองชนิดซึ่งเป็นวัสดุเปลี่ยนสถานะยอดนิยม PCMs ได้แก่ พาราฟิน Paraffin และการใช้กรดสเตียริก Stearic Acid ..

ในขณะที่ ต่อมามีการศึกษาประสิทธิภาพของ TESS ที่ใช้ PCMs ในรูปแบบของแคปซูลทรงกลม Spherical Capsules ที่ประกอบด้วยโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง High Density Poly Ethylene : HDPE เส้นผ่านศูนย์กลาง 58 มม. ด้วยรูปแบบของไมโครแคปซูล Microcapsules ล่าสุด ซึ่งทำให้เวลาในการชาร์จ และปริมาณพลังงานความร้อนที่กู้คืนนั้นสูงขึ้นด้วยราคาต้นทุนที่ลดลง .. ทั้งนี้ ผลการศึกษาสำหรับ PCMs สองตัวที่กล่าวถึงข้างต้น และเปรียบเทียบกัน พบว่า แม้ว่าพาราฟิน Paraffin จะเป็นวัสดุเปลี่ยนสถานะ PCMs ที่ให้การนำพลังงานความร้อนกลับมาใช้ใหม่ได้ดีกว่าเล็กน้อย แต่ประสิทธิภาพของวัสดุทั้งสองถือว่าเกือบจะเท่ากัน .. ดังนั้น เนื่องจากต้นทุนของกรดสเตียริก Stearic Acid ถูกกว่าเมื่อเทียบกับพาราฟิน Paraffin รวมทั้งด้วยเหตุผลด้านเศรษฐกิจ และความสะดวกของความพร้อมในการใช้งาน กรดสเตียริก Stearic Acid จึงมีข้อได้เปรียบเหนือพาราฟิน Paraffin ..

ตามหลักการแล้ว เป้าหมายของวัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs คือ การจัดเก็บความร้อน หรือความเย็นไว้ ในลักษณะเดียวกับที่เราเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในชุดแบตเตอรี่ Store Electrical Energy in Batteries โดยใช้ขั้นตอนการชาร์จ และการคายประจุ .. เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเก็บความร้อนแบบอื่นแล้ว วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ทำให้หน่วยเก็บความร้อนมีเล็กขนาดกะทัดรัดมากขึ้น และสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิที่แคบ Narrow Temperature Range ซึ่งหมายถึง การสูญเสียพลังงานความร้อนที่ลดลง ..

เนื่องจากการหลอมเหลว และการแข็งตัวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเกือบคงที่ จึงเป็นไปได้ที่จะเก็บพลังงานความร้อนจำนวนมากจากกระแสร้อน หรือเย็น โดยสูง หรือต่ำกว่าอุณหภูมิในการทำงานเพียงไม่กี่องศาเท่านั้น .. การจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES ได้กลายเป็นที่สนใจอย่างสูงในภาคอุตสาหกรรม ซึ่งมีความพยายามอย่างมากในการลดการใช้พลังงานโดยรวม และหลีกเลี่ยงความสูญเปล่า หรือการสิ้นเปลืองพลังงานส่วนเกิน แต่นำพวกมันกลับมาใช้งานในภายหลังต่อไป ..

ข้อดีอีกประการของการจัดเก็บพลังงานความร้อน Thermal Energy Storage : TES คือ ความสามารถในการลดการใช้พลังงานในช่วง On Peak สูงสุด .. การจัดเก็บความร้อน หรือความเย็นในช่วงที่มีความต้องการต่ำ และส่งคืนในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด การติดตั้งอุปกรณ์ทำความร้อน หรือความเย็นที่มีขนาดเล็กลง และการลดต้นทุน ซึ่งข้อได้เปรียบนี้ ควบคู่ไปกับมุมมองในอนาคตของราคาพลังงานที่สูงขึ้นมากในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด เป็นสิ่งที่จะช่วยเร่งการนำข้อไขการใช้วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs-Based Solutions ในระบบจัดเก็บความร้อนในภาคอุตสาหกรรม และการผลิตกำลังไฟฟ้าประเทศต่างๆ ทั่วโลกได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ..

วัสดุความร้อนแฝง Latent Heat Materials ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวาง และประสบความสำเร็จในการใช้งานที่สำคัญต่างๆ เช่น ในอุตสาหกรรมอาคาร Building Industry และระบบวิศวกรรมความร้อน Thermal Engineering Systems อีกหลากหลาย ..

การใช้งานที่วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs ยังถือเป็นเรื่องค่อนข้างใหม่ เช่น การระบายความร้อนแผงโซลาร์เซลล์ Solar PV Panel Cooling, การใช้งานในอาหาร Applications in Food, ยานยนต์ Automotive, ยางมะตอย Asphalt และอุตสาหกรรมสิ่งทอ Textile Industries .. ทั้งนี้ การวิจัยและพัฒนาสำหรับการใช้งาน PCMs สำหรับการทำความเย็นให้แก่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV, อาหาร Food, สิ่งทอ Textile, ยานยนต์ Automotive และแอสฟัลต์ Asphalt อยู่ระหว่างการดำเนินการอย่างมุ่งมั่น เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพมากขึ้นด้วยราคาที่ลดลง และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ..

ในภาคอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า ก็เช่นกัน รถยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs มักใช้แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium-Ion Batteries และหนึ่งในปัญหาที่พบบ่อยที่สุดกับแบตเตอรี่เหล่านี้ คือ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งเกิดจากอัตราการชาร์จ และคายประจุที่สูง และ/หรือ การใช้งานอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงเกินขีดจำกัดความปลอดภัย ส่งผลให้แบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งาน และประสิทธิภาพลดลง ทำให้จำเป็นต้องพัฒนาระบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่ และรักษาอุณหภูมิให้อยู่ภายในขีดจำกัดความปลอดภัย ซึ่งอยู่ระหว่าง 20-40^oC ..

ทั้งนี้ วัสดุเปลี่ยนสถานะ Phase Change Materials : PCMs สามารถติดตั้งผนวกรวมเข้ากับหลังคา Roofs, ประตู Doors และผนังด้านข้างของรถยนต์ Side Walls of Cars รวมทั้งรถบัส Busses เพื่อลดการสูญเสีย หรือได้รับพลังงาน, การปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อน, การลดการใช้พลังงาน และลดปล่อยก๊าซที่เป็นมลพิษ เป็นต้น .. การใช้แนวคิดเหล่านี้อย่างกว้างขวางนั้น คาดหมายได้ว่าจะสามารถส่งผลกระทบเชิงบวกต่อการใช้พลังงาน การปล่อยคายพลังงาน และลดมลพิษจากระบบการขนส่งทั่วโลกให้สำเร็จได้ในที่สุดจากนี้ไปพร้อมด้วยเช่นกัน ..

……………………………

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

PCM Microcapsules for Thermal Energy Storage | Hindawi :-

https://www.hindawi.com/journals/apt/2020/9490873/

Thermal Energy Storage: TES Using Phase Change Materials: PCMs) | MDPI :-

https://www.mdpi.com/2076-3417/11/24/11900/htm

Phase Change Materials (PCMs) Have Been Widely Used in Thermal Energy Storage :-

https://academic.oup.com/ijlct/article/doi/10.1093/ijlct/ctac035/6570690

Phase Change Materials | Energy Technologies | Croda Energy Technologies :-

https://www.crodaenergytechnologies.com/en-gb/functions/phase-change-materials

Advances & Applications of Phase Change Materials: PCMs and PCMs – Based Technologies :-

https://www.espublisher.com/journals/articlehtml/es-materials-manufacturing/10.30919-esmm5f458

New Potential Applications of Phase Change Materials: A Review | ScienceDirect :-

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X22012014

The Global Market for Advanced Phase Change Materials: PCM | Globe News Wire :-

https://www.globenewswire.com/news-release/2022/01/19/2369119/0/en/Global-Advanced-Phase-Change-Materials-PCM-Market-to-Reach-US-3-1-Billion-by-the-Year-2026.html

Sand Battery & Other Thermal Energy Storage: How A Sand Battery Could Change The Energy Game :-

https://photos.app.goo.gl/89dSQ6beci3vqiwWA