质子交换膜是质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）的核心部件，其性能的好坏直接关系到燃料电池的性能与寿命。当前，ePTFE（多孔聚四氟乙烯）增强的Nafion复合质子交换膜凭借其优异的性能和低廉的成本受到广泛关注。但是不相容的特性直接导致了两相结合不稳定，很大程度上的影响了膜的性能和耐久性。本论文从理论上分析了复合过程中各步骤及反应条件对复合过程的影响，制定了更加优化的成膜方案。对基体ePTFE膜的化学表面改性做了一定量的研究工作，并应用此类基体膜复合各种质子交换树脂，对机械性能、电化学性能、高温性能等重要因素与传统膜进行对比。通过以上研究得到以下结论： （1）采用萘—钠法对ePTFE膜进行亲水化处理，研究了萘钠自由基溶液处理ePTFE的机理及对ePTFE的亲疏水性的处理效果，探讨了ePTFE的亲疏水性对复合膜制备的影响。结果表明，萘钠自由基亲水化处理的实质是聚四氟乙烯中C—F键被自由基攻击而生成—OH、—CO、—CH等亲水性基团。处理后的ePTFE接触角由之前的137°变为45°，PFSI与PTFE的界面结合强度提高至原来的3倍。 （2）基于亲水基体ePTFE的Nafion—ePTFE复合质子交换膜，由于Nafion树脂更好的填充进基体膜孔隙，其电导率得到了有效的提高，燃料渗透率也有了一定下降。使用该复合质子交换膜组装的单电池，开路电压可以达到0.95V，同时电池性能也有所提高。虽然改性会造成一定的强度损失，但是因为只对材料表面层进行处理，所以只有略微的降低，25.7MPa的强度比Nafion212纯膜还是具有一定的优势。 （3）制备出亲水ePTFE增强的自组装Nafion—SiO2聚合物电解质膜。相对于纯Nafion—SiO2膜，此种增强的PEM由原来的～20MPa提升至32MPa。面电导也由于厚度的下降，升高到～40 S·cm—2。纳米SiO2的添加给膜带来了良好的保水性，在100℃的运行温度下，电池600mA·cm—2的输出电压可以达到0.603V，比普通的Nafion—ePTFE复合膜高0.105V。