目前,在工业化发展中过度使用化石燃料使得人类面临环境（CO₂排放量过多）和能源（不可再生能源缺乏）两大危机。而电化学技术在解决这两大危机方面具有非凡的潜力。一方面通过电化学还原将CO₂转化为高附加值产品（甲酸、甲醇等）有效缓解环境问题的同时,减轻能源危机,另一方面通过锌-空气电池将化学能转化为电能发展新型能源形式。而在两种电化学方法中,离子交换膜（电解质膜）均具有重要的作用。其中在CO₂电化学还原中由于阴离子交换膜（AEMs）比阳离子膜（CEMs）具有更高甲酸选择性,因而具有更高的研究价值;而在锌-空气电池中,AEMs相较于碱性液体电解质（ASE）和碱性凝胶电解质（AGE）能够实现安全无污染、高能量密度且能够便携式的目的。因此本论文致力于开发环保成本低且具有高性能的AEM。本论文以常用于生物医学领域的细菌纤维素膜（BC）作为AEM骨架,引入含有季铵基团的聚季铵盐PQ-6（PDDA）制备新型AEM——BC-PDDA-OH^-膜及PVA-PDDA-BC-OH^-膜（添加PVA所制备）。本文探索和研究制备过程中交联条件和KOH浓度条件以及不同BC:PDDA质量比对BC-PDDA-OH^-膜的离子导电性、微观和宏观形貌结构、含水率、耐碱性稳定性以及机械稳定性等物理化学性能的影响;并且进一步研究不同BC:PDDA质量比的BC-PDDA-OH^-膜应用于CO₂电化学还原的性能;同时考察不同PVA分子量对PVA-PDDA-BC-OH^-膜的离子导电性、含水率、耐碱性稳定性和拉伸强度等物理化学性能的影响以及最佳PVA-PDDA-BC-OH^-膜应用于CO₂电化学还原和柔性锌-空气电池的电化学性能。主要结论如下:1)经由简单浸渍、化学交联及离子交换合成BC-PDDA-OH^-膜。具有不同BC:PDDA质量比的BC-PDDA-OH^-膜成功进行交联和离子交换,且在膜内形成致密三维多孔结构。此外BC-PDDA-OH^-膜展现了良好的OH^-迁移速率(t_ion=0.59-0.77)、OH^-交换容量(IEC=0.88-1.26 mequiv g^-1)、柔韧性（断裂伸长率达到21.92%）和热稳定性（BC-PDDA-OH^-膜在180 ^oC时开始分解）。同时在0.5 M KHCO₃和强碱0.5 M KOH溶液中浸渍720 h后,σ^-_OH仍保持有28.5 mS cm^-1和17.89 mS cm^-1。2)BC-PDDA-OH^-膜作为CO₂电化学还原（ERC）反应膈膜,在0.5 M KHCO₃和0.5 M KOH不同电解液中,对ERC电化学还原产甲酸的选择性不同,但均表现出良好的电化学性能。在0.5 M KHCO₃电解液中控制-0.96 V（vs.RHE）,BC-PDDA-OH^-膜质量比BC:PDDA=1:0.5时,表现出良好的物理化学性能。其甲酸法拉第效率FE^-_HCOO最佳为50.84%,且连续电解20 h后FE^-_HCOO仅衰减8.85%;而在0.5 M KOH电解液中控制-1.006 V（vs.RHE）,BC-PDDA-OH^-膜质量比BC:PDDA=1:0.25时,表现出最佳的甲酸法拉第效率FE^-_HCOO（50.92%）,且连续电解20 h后FE^-_HCOO仅衰减6.82%。以上两者电化学性能均优于商业化酸性Nafion膜和商业化碱性A901膜。3)通过PVA-PDDA溶液包覆法对BC-PDDA-OH^-膜进行改性成功制备了PVA-PDDA-BC-OH^-膜。相比于BC-PDDA-OH^-膜具有更薄的厚度（0.115 mm）,其内部表现为双骨架三维多孔结构。随PVA分子量的增大,膜内部发生堆叠,进一步影响其σ^-_OH及电化学应用。其中低PVA分子量的PVA-PDDA-BC-OH^-膜（LPVA-PDDA-BC）表现出良好的σ^-_OH(室温下72.95 mS cm^-1)、OH^-迁移速率（0.86）、离子交换容量(IEC=1.52 mequiv g^-1)、热稳定性（220 ^oC开始降解）、机械稳定性（5.97 MPa）以及碱性稳定性和抗氧化稳定性。将其应用于ERC,在0.5 M KHCO₃中控制-1.06 V（vs.RHE）,表现为高电流密度(47.44 mA cm^-2)和高甲酸法拉第效率FE^-_HCOO（67.89%）。经过连续电解20 h后FE^-_HCOO仅衰减7.09%;进一步将其组装全固态LPVA-PDDA-BC膜型柔性锌-空气电池（F-ZAB）,相比于A901膜型,LPVA-PDDA-BC膜型F-ZAB具有更加良好的开路电压（1.42 V）、发电功率密度(130.3 mW cm^-2)、恒流充放电（2.36 h）及放电性能（3.18h）。LPVA-PDDA-BC膜在ERC及F-ZAB中表现出的电化学性能均优于商业膜。