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质子交换膜燃料电池(PEMFC)凭借其高能量转化率、高功率密度、环境友好、室温下启动快等优点,在便携电器、分布式电站和电动汽车等方面具有广阔的应用前景。质子交换膜(PEMs)是PEMFC重要的核心部件,膜的电导率对电池性能有重要的影响。PEMs由疏水的骨架和亲水的离子簇构成,离子簇形成质子导电的通道。本研究试图通过调节膜内的微观结构在膜内构建宽畅、直通的质子通道,从而提高膜的电导率。为提高磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜性能,我们首次将小分子凝胶模板剂3,4-二甲基苯甲醛(DMBA)引入SPEEK铸膜液内铸膜。借助DMBA在铸膜液中发生聚集形成疏水模板,促使SPEEK的主链骨架规整有序排列,并且DMBA的极性醛基诱导SPEEK磺酸基团在膜内聚集。实验结果显示,铸膜液中引入DMBA使膜内离子簇增大、抗溶胀性和抗拉强度显著提高。这为SPEEK膜高磺化度下过度溶胀、低磺化度下电导率不足的难题提供了解决途径。为提高磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜电导率性能,我们首次采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和碳酸二乙酯(DEC)的双溶剂铸膜液浇铸SPEEK膜。低极性的非溶剂DEC诱导SPEEK发生自组装,形成较大的聚合物团聚体。双溶剂浇铸的SPEEK膜电导率和吸水率明显提高。在垂直膜面方向对双溶剂铸膜液施加不同类型的电场,制备了具有定向结构的SPEEK膜。在频率f=1Hz,交流场强3500 V·cm-1时,制备的SPEEK定向膜具有最高的电导率。相比直流电场定向制膜,交流电场定向制膜可以更为显著地改善膜的性能,这归因于交流电场下消除了电泳的影响。为提高全氟磺酸Nafion膜电导率,我们首次将低极性的非溶剂对二甲苯(PX)引入到Nafion/DMF铸膜液体系中铸膜。低极性的非溶剂PX诱导Nafion发生自组装,形成不透明的铸膜液。实验结果显示,采用双溶剂铸膜液制备的Nafion膜具有较大的离子团簇,并且电导率和吸水率均有提高。通过对双溶剂铸膜液施加垂直膜面方向的交流电场,制备了具有定向结构的Nafion膜。在频率f=1Hz、交流场强4000 V·cm-1时,制备的Nafion定向膜具有最高的电导率。电场定向膜的电导率和机械性能随着电场强度增加而提高。