质子交换膜燃料电池（PEMFC）将燃料的化学能直接转变成电能，具有能量转换率高、无污染等特点，是一种应用前景非常广阔的能量转换装置。PEM燃料电池在使用时需要质子交换膜来传导质子和分隔两极的反应气体（氢气和空气或氧气），质子交换膜在运行过程中长期处于高温高湿及压力环境中，其性能稳定性对燃料电池的电化学性能和使用寿命至关重要。本文针对质子交换膜的使用环境，研究了质子交换膜在不同物理条件下的机械性能，包括在膜电极材料的制备及燃料电池正常使用过程中的物理性能退化。主要获得以下结果：（1）对质子交换的抗压试验结果显示，在压力的作用下质子交换膜会产生压缩，且随温度的升高，所产生的的变形更为明显。膜的形貌较为稳定，能够保证在使用过程中有足够的机械强度。（2）在不同的固定条件下，膜抵抗压力作用产生的形变也不同。在膜的两侧使用密封垫圈对膜的四周进行固定时，膜中间部位在与密封垫圈接触的部位产生皱起；在使用炭纸和密封垫圈固定的膜，受压后产生的形变均匀，但由于边缘部位被固定，膜在平面位置上的形变不明显，主要表现为厚度的减薄。（3）采用循环拉伸试验来研究质子交换膜长期在低应力作用下稳定性。实验结果显示，随着循环次数的增加，膜会产生一定量的伸长，内部结构也有细微改变，膜材料变脆，甚至产生不可恢复的塑性形变；随加载速率的增大，膜的伸长量进一步增大，具有更大的残余形变，内部产生明显的应力集中，若持续进行下去，会进而导致膜的失效现象的发生。