Nb2CTx MXene/Entlignifiziertes Holz-unterstützte Phasenwechselkomposite mit wünschenswerter photothermischer Umwandlungseffizienz und verbesserter Flammschutzfähigkeit für solar-thermische Energiespeicherung

Obwohl organische Phasenwechselmaterialien (PCMs) weithin für die thermische Energiespeicherung verwendet werden, schränken ihre hohe Entflammbarkeit, schlechte photothermische Umwandlungseffizienz und Probleme mit Flüssigkeitsaustritt ihre praktischen Anwendungen im solar-thermischen Bereich erheblich ein. Hier wurden neuartige formstabilisierte Verbund-PCMs (CMPCMs) mit hoher Energiespeicherdichte, ausgezeichneter Flammschutzfähigkeit und wünschenswerter photothermischer Umwandlungseffizienz hergestellt, indem n-Docosan unter Vakuum in phytinsäure (PA)/melamin (MEL)-modifiziertes Nb2CTx MXene/entlignifiziertes Holz (CMDW) imprägniert wurde. Das miteinander verbundene dreidimensionale poröse CMDW unterstützte n-Docosan und verhinderte PCM-Austritt, aufgrund seiner starken Oberflächenspannung und Kapillarkräfte. Die Analyse durch Differenzkalorimetrie zeigte, dass die CMPCMs zufriedenstellende Einschlussverhältnisse (bis zu 91,6 %) und überlegene Energiespeicherdichten (190,2–219,5 J/g) aufwiesen. Das Dekorieren von entlignifiziertem Holz durch die Abscheidung von Nb2CTx MXene-Nanoschichten verbesserte die solar-thermische Umwandlungseffizienz erheblich (bis zu 89,5 %). Außerdem nahm mit steigendem Gehalt an PA und MEL in den Verbundmaterialien die Gesamtabgabe von Wärme sowie die Spitzenwärmeabgabegeschwindigkeit der CMPCMs aufgrund des synergistischen Stickstoff-Phosphor-Flammschutzmechanismus bemerkenswert ab, was auf eine Verbesserung der Flammschutz Eigenschaften der CMPCMs hinweist. Insgesamt zeigen die formstabilisierten Verbund-CMPCMs enormes Potenzial für solar-thermische Umwandlungs- und thermomanagement Anwendungen.