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随着环境污染和传统能源枯竭,碱性离子交换膜燃料电池由于其工作效率高和环境友好等优点备受关注。然而,其重要部件之一碱性离子交换膜目前仍面临着较差的尺寸稳定性、低离子电导率和较差的碱稳定性等巨大挑战。因此,具有良好耐碱性和高离子传输性能碱性膜的开发仍是碱性燃料电池应用的主要目标之一。本文提出了通过引入支化结构合成支化聚醚醚酮阴离子交换膜,提高膜的尺寸稳定性,进一步合成了无芳基醚的聚芳吲哚聚合物,以提高膜的耐碱性,梳状支链的引入,改善膜的微相分离结构,构建连通的离子通道,提高膜的离子传导性能。通过间苯三酚、甲基氢醌和4,4’-二氟二苯酮共聚并官能化制备得新型支化聚醚醚酮阴离子交换膜,研究了支化结构对膜性能的影响。所有膜的溶胀度在室温下保持在15%以下,并且在高温下尺寸稳定性良好。支化度对尺寸变化几乎没有影响,但在调整微相分离结构方面起着重要作用。BPEEK-3-Pip-53膜表现出性能最佳,在60℃下其离子电导率为43 mS cm-1,其浸泡于60℃的1 mol L-1 KOH水溶液中336小时后离子电导率和离子交换容量分别为最初值的75%和83%,表现出良好的碱稳定性。由于聚醚醚酮主链含芳基醚键容易被氢氧根攻击而降解,因此为了进一步改善膜的耐碱性,通过吲哚-2,3-二酮和联苯在超强酸催化下反应,合成了不含芳基醚键的聚芳吲哚聚合物,而后通过酰胺与2,3-环氧丙基氯化铵反应制备得季铵化聚芳吲哚阴离子交换膜。由于不含芳基醚键,有效减弱了氢氧根对膜主链骨架的攻击,提高了膜的耐碱性。膜浸泡在80℃的1 mol L-1 KOH水溶液中672小时后,其离子电导率和离子交换容量分别达到测试前的84%和89%,证明其良好的耐碱性。测试膜在80℃下测试单电池性能,开路电压为0.97 V,在电流密度为150 mA cm-2时最大功率密度达到68 mW cm-2。为了更进一步提高膜的离子电导率和膜的耐碱性,通过无芳基醚聚芳吲哚聚合物骨架接枝长链的1-溴己基-N-甲基哌啶鎓和1-溴代正己烷形成梳状结构,制备得梳状聚芳吲哚阴离子交换膜。柔性长链的迁移作用、己基烷基链的位阻作用和和稳定的N-甲基哌啶鎓有利于膜表现出更高性能。PBN-100Pip膜在20℃和80℃下的离子电导率分别为54 mS cm-1和108 mS cm-1。PBN-Pip膜在80℃的1 mol L-1 KOH水溶液中处理1000小时后,PBN-Pip膜的离子电导率和IEC没有降低,对比处理前后膜的1H NMR光谱没有阳离子损失,表现出较好的碱稳定性。测试了膜的单燃料电池性能,PBN-100Pip膜单燃料电池的开路电压为1.02 V,在80℃下电流密度为960 mA cm-2时最大功率密度达到404 mW cm-2。表明了PBN-Pip膜在燃料电池的应用具有良好的发展潜力和前景。