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质子交换膜燃料电池因其能量密度高、污染小等特征而受到人们的广泛关注。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心部件,在成本控制和性能优化中占据重要地位。当前商用的质子交换膜面临工作温度低,严重依赖水合条件,成本高昂等问题。这些问题大大限制了质子交换膜燃料电池的发展。根据质子交换膜的传输机理,氢键对质子传输具有重要作用,因此那些含有合适氢键结构的材料有望成为新一代的质子交换膜材料。勃姆石（boehmite,化学式:γ-AlOOH）具有明显的分层结构,由Al-O键层和氢键层交替堆垛而成。氢键通过氢供体氧原子和氢受体氧原子连接而成。氢键链有可能成为氢原子高速传输的通道,然而现有的衍射实验手段仅可以确定铝和氧原子的位置,但无法确定氢原子的位置,继而无法研究勃姆石中质子传输的机理。本文在应用第一性原理计算研究勃姆石Cmc21、Pmc21、Pca21三种可能的晶体结构的热力学稳定性的基础上,利用过渡态理论计算勃姆石完美和含H空位晶体结构的质子传输的能垒。旨在明确勃姆石的结构,为其用于质子交换膜材料提供关键数据和理论依据。本课题中所有的计算都是以密度泛函理论为基础,通过VASP软件包来完成的。本论文研究的主要结论如下:（1）勃姆石的Cmc21,Pmc21,Pca21三种空间结构的主要区别在于氢键的位向不同,三者具有相同的热力学稳定性。勃姆石结构中的氢键链对同层氢键链和相邻层氢键链的影响可以忽略。（2）在勃姆石完美晶体结构的质子传输的理论模型中,主要发生了伸展模式和摆动模式羟基位向的变化。伸展模式的能垒低于摆动模式的能垒,范德华力对于伸展模式的影响更为显著。两种模式的质子传输完全可以通过室温下的热扰动实现,勃姆石晶体结构从Cmc21到Pmc21结构的转变在室温下是十分容易的,推测实验中观测到的Cmcm结构是几种勃姆石晶体结构在时间上的平均效果。（3）在勃姆石含H空位晶体的质子传输的理论模型中,最高能垒为14.09kJ·mol-1,低于勃姆石完美晶体结构中的质子传输能垒:20.68 kJ·mol-1。实际勃姆石晶体结构空位缺陷更多,预期其发生质子传输的能垒更低,在质子交换膜上的应用具有可行性。本课题的研究对改进勃姆石及类似晶体的表征手段,以及研究勃姆石在质子交换膜领域的应用有重要意义。