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高温无水条件下操作的质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）由于具有高的CO耐受性、电极反应动力学和简化的水热管理而受到广泛的关注。然而，在该条件下，包括 Nafion在内的大部分质子交换膜存在严重水分流失问题，导致膜质子传导率及电池性能急剧衰减。因此，PEMFC技术一个亟待解决的问题是开发在无水条件下稳定且具有高传导率的质子交换膜。 本研究围绕连续质子传递通道构建与传递通道化学环境优化两个关键问题来探寻质子膜在无水条件下传递特性强化的方法与理论。利用聚合物刷改性氧化石墨烯（GO）和咪唑型离子液体（IL）协同构建低能垒的无水质子传递通道。在此基础上，模仿细胞中细胞质储存机理，向膜中填充聚合物微囊来提高复合膜的储存和保持离子液体能力。提出储存保持离子液体特性、无水质子传递特性强化的方法，以期为面向应用过程质子交换膜材料的设计提供一定参考。具体研究内容及主要结论概述如下： （1）基于聚合物刷改性氧化石墨烯在膜中构建连续质子传递通道。首先设计制备了磺化聚合物刷改性的氧化石墨烯，通过控制反应条件调控氧化石墨烯上聚合物刷的长度，后将改性氧化石墨烯分散到磺化聚醚醚酮基质中制备复合膜。膜断面 SEM结果显示改性的氧化石墨烯均匀分散且趋向垂直排布，从而在膜中沿聚合物-填充物界面构建了连续的质子传递通道。连续通道的构建降低了质子传递能垒，复合膜在含水和无水条件下的质子传导率均得到了极大的提高。与纯 SPEEK膜相比，最优复合膜在含水和无水条件下的传导率分别提高了95.5％和178%。 （2）基于聚合物刷改性氧化石墨烯和咪唑型离子液体协同在膜中构建无水质子传递通道。首先设计制备聚合物刷改性的氧化石墨烯并将其分散到磺化聚醚醚酮基质中，后浸泡离子液体得到复合膜。结果显示，改性氧化石墨烯在膜中构建了长程连续的通道，离子液体在静电引力的驱动下主要富集于聚合物-填充物界面，两者协同在膜中构建了低能垒的无水质子传递通道。复合膜的无水传导率得到了大大提高，填充7.5%磺化聚合物刷改性氧化石墨烯和73.7%IL的复合膜无水传导率提高了30倍。 （3）基于聚合物微囊在膜中构建离子液体“水库”。首先设计制备甲基丙烯酸聚合物微囊并将其填充到磺化聚醚醚酮基质中，后浸泡离子液体得到复合膜。聚合物微囊的囊腔如同一座座水库，为复合膜提供大量的储存IL的空间，提高复合膜的 IL填充量。同时，IL流失实验结果暗示，聚合物微囊交联状的壳层能够控制离子液体的流失，从而赋予复合膜良好的保持离子液体能力。膜内充足的无水跳跃位点（IL）大大提升了复合膜的无水质子传递能力。填充7.5%PMCs和81.9%IL的复合膜无水传导率达到33.7 mS cm-1，为本工作中最大，同时与纯SPEEK膜相比，该复合膜的稳态离子液体保有量提高了149%。