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质子交换膜作为燃料电池的核心部件之一,主要起到传导质子和分隔燃料与氧化剂反应的双重作用;Nafion膜作为现今最为普遍和商业化的电池隔膜,它具有良好的化学稳定性和质子电导率,但是其价格昂贵、燃料渗透严重;高温低湿度下易于失水,质子电导率因此迅速降低,难以满足多变的电池运行环境。磺化聚醚醚酮(SPEEK)作为一种非氟磺酸材料,具有价格低廉、燃料渗透低和机械性优良等特点成为Nafion膜理想替代品,然而其质子电导率相较其他相同磺化度材料依然较低,难以满足运行需要;磷钨酸(HPW)作为一种酸度高、亲水性优异的无机酸可用于改性SPEEK以提高其质子电导率。由于HPW易溶于水,随水分子流失严重;为了提高SPEEK质子电导率同时有效的抑制HPW的流失,对HNTs进行改性制备SPEEK/mHNTs/HPW复合质子交换膜,由于mHNTs中存在碱性咪唑基团可以与HPW形成酸碱对的相互作用,进而固定HPW抑制其随水流失;当HPW添加到40.5%时,复合质子交换膜的电导率提升109%,活化能降低54%;有效的改善了 SPEEK内的质子传导环境,同时,在室温下500h的稳定性测试显示SPEEK/mHNTs/HPW复合膜的质子电导率没有出现明显的降低。进行对比试验时发现,由于DHNTs含有碱性氨基的聚多巴胺,因此也可以起到固定HPW效果。与纯SPEEK比较,SPEEK/DHNTs/HPW复合膜的质子电导率最高可以提升300%,且在室温下500h的稳定性测试中,复合膜质子电导率并未出现明显的降低;在40℃、500h的稳定性测试中,虽说质子电导率有所下降,但与SPEEK/HNTs/HPW和SPEEK/HPW相比较,其HPW的固定效果明显。为了更加有效的削弱复合膜不稳定性现象,提高质子交换膜的运行可靠性,从而提出接枝含有膦酸基团的阿仑膦酸以及苯基膦酸(PPA),形成的PHNTs以及PPA-HNTs虽然能有效的接枝膦酸基团,然而复合质子交换膜的电导率却并未有所提高,这可能是因为膦酸基团中的H+在发生迈克尔加成反应时被消耗,减少了可传导质子的数量。