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燃料电池(fuel cell)作为一种新型的发电装置,具有能量转换效率高、启动速度快、清洁无污染等优点。作为燃料电池的核心部件之一,离子交换膜(如质子交换膜和阴离子交换膜)主要起分隔阴阳两极和传递H+/OH-离子的作用,膜性能对燃料电池的性能和寿命有至关重要的影响。全氟磺酸膜(如Nafion)是目前商业垄断的质子交换膜,但存在甲醇渗透率高、价格昂贵、降解时易污染环境等缺点。开发非氟膜成为学术热点,但非氟膜的主要问题是离子传递通道狭窄且不连续、多死端,造成非氟膜的电性能低于Nafion。而与质子交换膜相比,阴离子交换膜的碱性基团解离程度低、活动性差,电性能比非氟质子交换膜更低,亟待提高。静电纺丝法可以制备纳米级荷电纤维,将其制备成离子交换膜,可以在膜中形成连续的离子传递通道,有效地传递离子,但目前存在电纺纤维与堵孔材质不同引起的相容性问题。本文以聚芳醚砜酮(PPESK)为基材,采用同种材质做电纺纤维和堵孔剂,制备电纺纤维质子交换膜和阴离子交换膜,研究荷电纤维对复合膜电性能及水溶胀性能的影响,国内外少见报道。本文首先利用静电纺丝法制备了纳米级磺化聚芳醚砜酮(SPPESK)纤维,考察了纺丝条件对SPPESK纤维形貌的影响。随纺丝液浓度增大,纺丝液粘度增大,纤维呈现液滴状、串珠状、连续状纤维等不同形貌变化,纤维直径也随之增加,经优化以22.5wt%为纺丝浓度,以16kV为纺丝电压。进而,根据SPPESK在不同溶剂中的溶解性差异,采用SPPESK堵孔,制备了SPPESK纤维膜,并通过改变SPPESK纤维的DS对膜性能进行优化。80。C下DS104%纤维／DS87%堵孔制备的纤维膜的电导率可达186mS/cm,是DS104%浇铸膜的1.1倍,也优于Nafion115膜的电性能(167mS/cm)。纤维膜的溶胀度为30%,远小于DS104%浇铸膜。这说明纤维膜内的SPPESK纤维不仅能提高质子传递通道的连续性,有效传递质子,并且还能限制膜的溶胀,可提高用于制备质子交换膜的DS,从而提高电导率。本文还对阴离子交换膜的制备及性能进行了探索。利用电纺法制备了咪唑功能化-聚芳醚砜酮(PPESK-ImCl)纤维,经优化以18wt%为纺丝浓度,以18kV为纺丝电压。随DC增加,PPESK-ImOH浇铸膜电导率随之增大,60℃下膜的电导率最高可达20mS／cm。为提高电导率,用咪唑功能化-聚砜(PSF-ImCl)堵孔制备的PPESK-ImOH/PSF-ImOH纤维膜60℃时电导率可达30mS/cm,是PPESK-ImOH浇铸膜的1.5倍。