The marriage of two-dimensional materials and phase change materials for energy storage, conversion and applications

材料科学 热能储存 纳米技术 石墨烯 储能 相变 能量转换 工艺工程 高效能源利用 计算机科学 工程物理 工程类 电气工程 热力学 物理 功率(物理)
作者
Xiao Chen,Han Yu,Yan Gao,Lei Wang,Ge Wang
出处
期刊:EnergyChem [Elsevier]
卷期号:4 (2): 100071-100071 被引量:64
标识
DOI:10.1016/j.enchem.2022.100071
摘要

Benefiting from high thermal storage density, wide temperature regulation range, operational simplicity, and economic feasibility, latent heat-based thermal energy storage (TES) is comparatively accepted as a cutting-edge TES concept, especially solid-liquid phase change materials (PCMs). However, liquid phase leakage, low thermal/electrical conductivities, weak photoabsorption capacity, and intrinsic rigidity of pristine PCMs are long-standing bottlenecks in both industrial and domestic application scenarios. Towards these goals, emerging two-dimensional (2D) materials containing regions of empty nanospace are ideal alternatives to efficiently encapsulate PCMs molecules and rationalize physical phase transformation, especially graphene, MXene and BN. Herein, we provide a timely and comprehensive review highlighting versatile roles of 2D materials in composite PCMs and relationships between their architectures and thermophysical properties. In addition, we provide an in-depth understanding of the energy conversion mechanisms and rationalize routes to high-efficiency energy conversion PCMs. Finally, we also introduced critical considerations on the challenges and opportunities in the development of advanced high-performance and multifunctional 2D material-based composite PCMs, hoping to provide constructive references and facilitate their significant breakthroughs in both fundamental researches and commercial applications.
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