本文对质子交换膜的结构与性能进行了较深入系统的研究,取得了如下的主要结果和结论： 1)以聚醚醚酮(PEEK)作为基料,浓硫酸作为磺化剂和溶剂,研究了磺化反应时间和温度对产物磺化度的影响,确定了较为合理的磺化反应条件,通过只调节反应时间制备了不同磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜材料,并研究了SPEEK的结构和磺化度对膜的溶胀性能、质子传导性能、甲醇渗透性能以及热稳定性能等的影响。研究结果表明,膜的吸水性、溶胀度、质子传导率、甲醇渗透率均随着膜材料磺化度的增加而增大：随着温度的增加,磺化度较高的SPEEK膜的质子传导率接近Nafion117膜的水平,但其甲醇渗透率则比Nafion117膜的低得多；但该膜在高温下的尺寸变化较大,从而限制了其应用。 2)在磺化聚醚醚酮/二氧化硅/磷钨酸(SPEEK/SiO2/PWA)复合膜的研究中,我们先通过使用偶联剂N,N-羰基二咪唑(CDI)和氨基丙基三乙氧基硅烷(AS)对SPEEK进行预处理,再采用溶胶-凝胶法在其中引入能与SPEEK形成共价键的SiO2,来降低膜的甲醇渗透率,然后添加磷钨酸(PWA)使复合膜得以保持了较高的质子传导率；并对复合膜的微观结构、溶胀性能、质子传导率、甲醇渗透性能、热稳定性能以及DMFC单电池的电性能等进行了研究。研究结果表明,在SPEEK基体中同时引入SiO2和PWA,不仅显著改善了复合膜的溶胀性能,提高了膜的质子传导率,而且还使复合膜保持了良好的阻醇性能。通过考察SiO2和PWA的掺入量分别对SPEEK/SiO2/PWA复合膜主要性能的影响,研制得到了最佳组成配比为SPEEK/SiO2/PWA(85/5/10)的复合膜；与由Nafion117膜和SPEEK膜组装的DMFC单电池相比,由SPEEK/SiO2/PWA复合膜组装的DMFC单电池的开路电压和功率密度都最高。