作为燃料电池膜电极组件的核心部件，质子交换膜的化学稳定性和机械耐久性是衡量燃料电池性能的重要指标，直接影响着燃料电池的使用寿命，但目前人们对其在化学退化作用下的力学性能仍然缺乏足够的认识。因此本文主要研究了化学退化对质子交换膜力学性能的影响，以期为优化质子交换膜的耐久性提供数据支持和理论依据。
　　对质子交换膜进行化学退化处理，考察了不同化学退化时间下质子交换膜的微观形貌、氟离子浓度、溶胀度、分子结构、质子传导率性能的变化。通过定量分析不同退化时间后质子交换膜的退化情况，建立了化学退化时间-表征-力学性能的多维度研究体系。
　　基于基本断裂功法研究了化学退化对Nafion212膜断裂性能的影响，探讨了不同退化时间下的失效模式，结果表明，Nafion212膜的裂纹扩展模式由韧性断裂转变为脆性断裂。同时，将化学退化作用下的断裂行为与微观结构变化相联系，可以看出裂纹扩展阻力的减小取决于裂纹尖端前的塑性区尺寸的减小，从而降低了塑性变形能量的消耗。还讨论了化学退化对Nafion212膜的应力松弛性能和热稳定性的影响，运用温度位移因子构建了时温叠加主曲线，发现在化学退化作用下材料的松弛模量逐渐增大，活化能逐渐减小。
　　对比了化学退化作用下Nafion212和NafionXL膜的单轴疲劳裂纹扩展规律。研究表明随着化学退化时间的增加，两种膜的抗疲劳裂纹扩展性能不断降低。对于化学退化后的Nafion212膜，存在两种疲劳裂纹扩展机制：一种是通过膜表面分布的气泡，另一种是通过横截面内相邻排布的气孔。对于机械增强NafionXL膜，在化学退化后疲劳裂纹扩展机理保持不变，但化学退化改变了PFSA层裂纹扩展与PFSA/e-PTFE的界面分层之间的平衡。PFSA层的断裂和界面分层扩展的平衡向PFSA断裂的方向移动，从而导致NafionXL膜的裂纹以更快的速率稳定扩展。