质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键构件之一，起到传导质子、分隔燃料和氧化剂的双重功能。商业化的全氟磺酸膜成本过高是阻碍PEMFC商业化的重要因素之一。本论文对相对廉价的聚醚醚酮作为质子交换膜材料进行了探索性的研究。 本文用浓硫酸做磺化剂，对聚醚醚酮(PEEK)进行磺化改性，制备了一种新型的质子交换膜材料(SPEEK)，并对不同磺化度的质子交换膜的吸水率、电导率等性能进行了研究。研究表明电导率随着磺化度的增加而增加，而高磺化度膜的水溶胀性比较大、有的甚至溶于水从而不能够满足要求。针对SPEEK膜的水溶胀性比较大的问题，用N，N’-羰基咪唑(CDI)和4,4’-二氨基二苯砜(AS)作为交联剂；利用磺酸根之间的交叉耦合形成磺胺键来对膜进行化学交联改性。通过考察交联剂用量对膜的吸水率、拉伸强度以及电导率的影响，优选出最佳的原料配比，即SPEEK：CDI：AS为12：10：5。研究表明，交联后的交联膜，虽然电导率略有下降，但膜的机械强度提高一倍多、吸水率降低40％左右、热稳定性能有一定的提高。虽然交联后膜的电导率有一点损失，但对于燃料电池的长期稳定性来说，交联提高了膜的综合性能。 水溶胀性膜的另一缺点就是在中高温下膜内水份会过分蒸发，导致电导率下降。针对膜在中高温、低湿度下低电导率的问题，将不同量的SiO<,2>(～2nm)溶胶混合到SPEEK溶液中，用浇注的方法制备出SPEEK/SiO<,2>复合膜。能谱分析结果显示，SiO<,2>均匀分布在复合膜中；与纯膜比较，复合膜的离子交换能力没有变化，吸水率有所增加且其吸水膨胀率比减小，机械强度得到增强；当S1O<,2>含量为4％wt、相对湿度为90％时，复合膜的电导率增大。通过<29>Sj核磁共振研究了复合膜中Sj的化学环境，结果表明当SiO<,2>为4％wt时，其Si的价键主要是Si-OH结构。