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质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心部件，不但要分隔燃料与氧化剂以避免直接接触，而且要承担传导质子的功能。其性能将直接影响PEMFC的输出性能、能量转化效率和使用寿命等。为了克服当前以Nafion膜为代表的商用质子交换膜热稳定性差、燃料渗透率高和成本高的缺点，本文使用新型的耐高温高分子材料，二氮杂萘聚芳醚砜酮（PPESK）为基材，通过硫酸／发烟硫酸均相磺化方法，制备磺化聚芳醚砜酮（SPPESK）。优化了有机溶剂溶解-沉淀分离方法，有效地去除残留磺化剂，并有较高的收率（96％以上）。为深入理解分离参数对分离过程的影响，建立了分离过程的数学模型，并利用实验数据进行参数回归，得到了合适的分离区域，有望用于指导类似的分离工作。采用溶液浇铸法制备SPPESK质子交换膜，考察了铸膜溶剂、凝固温度对成膜状态的影响。以N-甲基吡咯烷酮（NMP）为铸膜溶剂、40-60℃为凝固温度的条件下制得了表面平整、厚度均匀的SPPESK质子交换膜，其具有很高的热稳定性（Td＞300℃）、适宜的水吸收率和溶胀度，并展示了出色的阻醇性能（甲醇渗透率为Nafion115的1／32-1／42）；尽管具有更大的质子迁移活化能，但其质子传导率仍比Nafion115略低；成功进行了H2／O2和CH3OH／O2单电池放电的初步实验研究，输出功率分别达到426.0和9.63 mW／cm2。为提高SPPESK膜电性能，利用乙二醇、丙三醇或聚乙烯醇（PVA）作为交联剂，制备了相应的共价交联质子交换膜。与小分子乙二醇和丙三醇相比，聚合物PVA作为交联剂具有更低的交联温度和更高的交联膜的稳定性。由PVA与SPPESK形成的共价交联网络一方面增大了分子量，另一方面抑制了分子链的运动，使得交联膜具有适宜的水吸收的同时也具有良好的尺寸稳定性；由于具有更高的离子交换容量（IEC）和更大的酸度，也使得交联膜的电性能显著提高，可达SPPESK膜（DS：81％）的2倍。为克服共价交联质子交换膜脆性较大的问题，利用聚偏氟乙烯（PVdF）憎水以及相容性好等特点，制备了PVdF／SPPESK共混质子交换膜。在共混膜内PVdF与SPPESK主链一起形成憎水网络，不但限制了膜的过度溶胀，而且PVdF柔韧的分子链也可以避免膜的脆性过大。共混膜也具有较高的质子传导率，可与Nafion115相当。