ВОЗДУШНЫЕ КАТОДЫ НА ОСНОВЕ ОДНОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

1. Воздушный катод для металловоздушной батареи или топливного элемента, содержащий
пористую мембрану, имеющую по меньшей мере одну гидрофобную поверхность; и
проводящую каталитическую пленку, содержащую одностенные углеродные нанотрубки, причем между указанными одностенными углеродными нанотрубками существует непосредственный электрический контакт, причем указанная пленка находится в контакте с указанной гидрофобной поверхностью пористой мембраны.
2. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что указанная пористая мембрана содержит гидрофобный полимер, керамический материал или стекло.
3. Воздушный катод по п.2, отличающийся тем, что указанный гидрофобный полимер включает политетрафторэтилен, поливинилиденфторид, полиэтилен, полипропилен, любой полиамид, любой полисульфон или полиолефин с перфторалкильными боковыми цепями.
4. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что указанные одностенные углеродные нанотрубки легированы с помощью переноса заряда или замещающей легирующей добавкой.
5. Воздушный катод по п.4, отличающийся тем, что указанная легирующая добавка включает графитный интеркалят.
6. Воздушный катод по п.4, отличающийся тем, что указанная замещающая легирующая добавка представляет собой бор или азот.
7. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что указанная пленка дополнительно содержит фуллерены или производные фуллеренов.
8. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что указанная пленка дополнительно содержит частицы металла, частицы сплава металлов, частицы оксидов металлов или любые их комбинации.
9. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что указанная пленка дополнительно содержит сопряженный полимер.
10. Воздушный катод по п.9, отличающийся тем, что указанный сопряженный полимер включает полимер с липким основанием.
11. Воздушный катод по п.10, отличающийся тем, что указанный полимер с липким основанием дополнительно содержит замещающие боковые цепи, причем указанные замещающие боковые цепи изменяют гидрофобность указанных одностенных углеродных нанотрубок.
12. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что указанная пористая мембрана характеризуется неплоским рельефом поверхности, причем указанная пленка соответствует указанному рельефу поверхности.
13. Воздушный катод по п.12, отличающийся тем, что указанный рельеф поверхности является постоянным, квази-постоянным или случайным.
14. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что указанные одностенные углеродные нанотрубки находятся в непосредстенном физическом контакте.
15. Воздушный катод по п.1, отличающийся тем, что толщина указанной электропроводной и каталитической пленки составляет от 10 до 20,000 нм.
16. Воздушный катод по п.1, дополнительно включающий возможность присоединения при помощи электричества к внешнему контуру указанной пленки.
17. Воздушный катод по п.1, дополнительно содержащий проводящие углеродные волокна, имеющие диаметр микронного порядка.
18. Металловоздушная батарея, содержащая:
воздушный катод, содержащий пористую мембрану, содержащую по меньшей мере одну гидрофобную поверхность и проводящую каталитическую пленку, содержащую одностенные углеродные нанотрубки, причем между указанными одностенными нанотрубками существует непосредственный электрический контакт, причем указанная пленка находится в контакте с указанной гидрофобной поверхностью указанной пористой мембраны; и
металл, содержащий анод.
19. Металловоздушная батарея по п.18, отличающаяся тем, что указанный металл включает титан, цинк, алюминий, магний или литий.
20. Топливный элемент, содержащий:
воздушный катод, содержащий пористую мембрану, имеющую по меньшей мере одну гидрофобную поверхность и проводящую каталитическую пленку, содержащую одностенные углеродные нанотрубки, причем между указанными одностенными нанотрубками существует непосредственный электрический контакт, причем указанная пленка находится в контакте с указанной гидрофобной поверхностью указанной пористой мембраны; и анод, на котором происходит окисление топлива.
21. Топливный элемент по п.20, отличающийся тем, что указанное топливо включает водород, углеводород или спирт.
22. Способ получения воздушного катода, включающий следующие этапы:
обеспечение пористой мембраны, имеющей по меньшей мере одну гидрофобную поверхность;
осаждение суспензии, содержащей множество одностенных нанотрубок, путем фильтрования через пористую мембрану с формированием однородной пленки из одностенных углеродных нанотрубок, соответствующей рельефу указанной гидрофобной поверхности; и
промывку указанной пленки растворителем, причем непосредственный электрический контакт между указанными одностенными нанотрубками приводит к образованию проводящей каталитической пленки.
23. Способ по п.22, дополнительно включающий этап присоединения проводника к части указанной пленки.
24. Способ по п.22, дополнительно включающий этап осаждения фуллеренов, частиц металла, частиц сплавов металлов, частиц оксидов металлов, электроактивного полимера, или любой их комбинации на указанной пленке.
25. Способ по п.22, отличающийся тем, что указанная суспензия дополнительно содержит фуллерены, производные фуллеренов, частицы металла, частицы сплавов металлов, частицы оксидов металлов, электроактивный полимер, проводящие углеродные волокна, имеющие диаметр микронного порядка, или любую их комбинацию.
26. Способ формирования пористой мембраны, имеющей неплоский рельеф поверхности, включающий следующие этапы:
обеспечение жидкого полимерного легирующего материала, содержащего полимер, по меньшей мере один растворитель и по меньшей мере один осадитель;
отливка и выравнивание указанного жидкого полимерного легирующего материала на твердой поверхности;
выпаривание указанных растворителей и осадителей, причем указанный процесс выпаривания характеризуется разделением фаз указанного полимера, причем пористая мембрана, имеющая выемки и/или выступы, формируется по меньшей мере на одной поверхности пористой мембраны; и
удаление указанной мембраны с указанной твердой поверхности.
27. Способ по п.26, отличающийся тем, что указанная поверхность мембраны, имеющая выемки и/или выступы, представляет собой поверхность напротив указанной твердой поверхности, с которой испаряются растворители и осадители.
28. Способ по п.26, отличающийся тем, что указанная твердая поверхность содержит матрицу, имеющую выступы и/или впадины, и при этом одна из указанных по меньшей мере одной поверхностей мембраны представляет собой поверхность, прилегающую к указанной твердой поверхности.