质子交换膜燃料电池具有结构简单可靠、输出功率高、燃料来源广泛、绿色环保等优点，被认为是最具发展前景的可替代能源。质子交换膜是燃料电池的核心部件，对燃料电池的性能有着决定性的影响。燃料电池在高温、低湿环境中使用，单位质量的能量输出效率会显著升高。因而提高质子交换膜在高温、低湿环境下的性能成为了研究的热点。相比于开发新材料，复合膜技术更为简洁、高效。有机填料在提高复合膜含水量的同时，还可以赋予膜材料更多的功能性，因而更具研究价值。双层空心微球除了具备较大的空腔外，内、外两个壳层可以具备不同的功能性，从而实现负载物质的缓慢释放。本文利用蒸馏-沉淀聚合法制备了含有不同功能基团的双层空心微球，以磺化聚醚醚酮(SPEEK)为基质，研究了不同的内外壳层组合对复合膜性能的影响。本研究分为四个部分：　　 第一章：本章主要介绍了高温质子交换膜的主要研究方向和研究进展；　　 第二章：本章以Stober法制备的SiO2微球为模板，利用蒸馏-沉淀聚合法制备了SiO2/PMAA/SiO2/PDVB和SiO2/PDVB-SO3H/SiO2/PDVB两种四层微球。用HF选择性刻蚀掉SiO2层，得到PMAA/PDVB和PDVB-SO3H/PDVB两种空心微球。将这两种微球掺杂到SPEEK基质中，就可以制得不同填充量的复合膜。用恒温、恒湿箱，电化学工作站等仪器来评估复合膜的整体性能。内部壳层的功能性对复合膜的整体性能没有显著的影响。复合膜的溶胀度、质子传导速率和甲醇渗透速率随着填充量的增大不断降低，膜的选择性随着填充量的增大逐步升高。　　 第三章：在上一章工作的基础上，本章赋予微球一定的功能性，在降低甲醇渗透速率的同时，提高复合膜的质子传导速率。以单分散的SiO2微球为模板，利用蒸馏-沉淀聚合法制备了两种四层微球：SiO2/PMAA/SiO2/PMAA和SiO2/PDVB-SO3H/SiO2/PMAA，选择性刻蚀掉SiO2层，可以得到PMAA/PMAA和PDVB-SO3H/PMAA两种空心微球。复合膜的含水量、质子传导速率、膜的选择性和在高温、低湿环境中的保水能力都随着填充量的增大显著升高，而甲醇渗透速率则不断降低。　　 第四章：本章是全文总结。结合第二、三章的工作，可以说明内部壳层对复合膜整体性能的影响并不显著，微球和SPEEK的相容性，以及对复合膜性能的影响主要取决于最外部的壳层，但是内部壳层可以进一步提高复合膜的含水量并降低水份蒸发速度。