燃料电池具有能量转化效率高、启动速度快、体积小等突出优势被广泛应用于军事、交通等领域,该项目针对现有氢氧燃料电池商用质子交换膜Nafion膜在中高温(＞80℃)操作时，质子传导率严重降低、甲醇渗透系数明显升高的问题。课题组从分子设计角度出发，通过缩聚反应将不同N杂环（吡 啶、咪唑、三唑）引入到含氨基磺化聚芳醚中。利用N杂环可充当离子的受体与给体的双重特性，构建了新的离子传输通道，提高了膜在中高温下的离子传导率。以带有氨基的N杂环硅烷偶联剂作为大分子交联剂，与含有氨基的磺化聚芳醚进行交联，来提高膜的尺寸稳定性。发挥N杂环、交联、二氧 化硅纳米粒子的协同作用提供新的离子传输位点，降低离子传输活化能，促进离子以“Grotthuss”机理进行传递，在保持良好机械性能的前提下提高了质子交换膜在中高温下的离子传导率。研究了不同含N杂环交联型磺化聚芳醚的制备方法，探索了不同N杂环的传输机理和效能，建立了结构与性能的 构效关系。 含N杂环交联膜操作温度可突破Nafion膜上限的80℃，在120℃时质子传导率可达0.83 Scm-1， 并可在100-200℃之间稳定运行，在无外加湿条件180℃时，功率密度可达520mW cm-2，电流密度可 达850 mAcm-2。研发的含N杂环聚芳醚酮质子交换膜在氢氧燃料电池中实现了工程应用，取得了一定的经济效益和社会效益。
