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直接甲醇燃料电池(DMFC)能量转化率高、环境友好、燃料补充方便易得等特点,近年来受到各国的重视。目前中高温DMFC研究已成为DMFC研究的热点。DMFC中通常使用的Nafion膜在高于120。C后,其持水率降低,电导率下降。因此,在高温(120。C-200。C)下使用的质子交换膜的开发研究成为技术关键。PBI类质子交换膜是目前高温质子交换膜研究中最为早的一类。但是,目前存在以下问题：首先,高温下电导率不高,尤其是酸掺杂型的PBI,其每个重复单元的酸掺杂量有限,导致其电导率不高。其次,高温尤其是高湿度下,掺杂的酸容易流失；PBI分子链端的氨基在强氧化条件下易被降解。这两点都影响了PBI膜的使用寿命。第三,PBI溶解性差。采用强酸、强碱溶解后所铸的PBI膜,由于高的酸碱掺杂量,机械性能很差。针对以上问题本文提出以下三个解决方案：第一,制备了新型的高温高性能的质子导体掺杂到PBI基体中以提高其电导率第二,以聚2,5-苯并咪唑(ABPBI)和聚[2,2’-(间苯基)-5,5’-联苯并咪唑](mPBI)为主要材料,利用尿素对其端氨基进行保护,合成抗氧化性能高的ABPBI和nPBI分子。第三,利用直接刮膜法或压膜法来制备出PBI复合膜。制备了Si02锚定的磷钨酸(T-PWA-SiO2)质子导体。通过溶-脱实验,测试固载牢度,与常规溶胶凝胶法制备的Si02吸附的PWA (PWA-SiO2)相比具有更强的固载牢度。将T-PWA-SiO2掺杂入ABPBI聚合液,并利用刮膜法制备了30 wt%和46 wt%的复合膜。红外光谱(FT-IR)测试表明,ABPBI和T-PWA-SiO2发生了相互作用。扫描电镜(SEM)测试表明,复合膜平整,致密,无通孔。复合膜与溶液铸膜法制备的膜相比,具有更好的机械性能。ABPBI/(T-PWA-SiO2) (46 wt.%)复合膜的电导率在180。C时为0.055 S/cm。制备了新型的有机-无机高温质子导体磺化苯磷酸铈(CeSPP),优化了制备工艺,FT-IR和X-射线粉末衍射(XRD)进行微观结构表征,结果表明,CeSPP为层状结构。SEM测试表明,CeSPP的粒径为50～100 nm。热重分析(TGA)测试表明,CeSPP具有优异的热稳定性,在200。C之前未见明显失重。相对湿度为100%时,150。C电导率达到0.13 S/cm。质子迁移活化能约为29.64 kJ·mol-1。将CeSPP分别与ABPBI以及mPBI聚合液进行掺杂,通过压膜法制备了一系列的复合膜。SEM测试结果,复合膜平整致密,EDX面扫描测试表明,CeSPP在复合膜中分散均匀；FT-IR测试表明,CeSPP与聚合物之间发生了氢键作用；TG-DTA研究发现,复合膜具有良好的热稳定性,能够在200。C以下使用。CeSPP的加入提高了复合膜的机械性能以及在高温下的导电率。ABPBI/CeSPP (38 wt.%)复合膜的电导率在180。C达到0.14 S/cm。PBI/CeSPP (25 wt.%)复合膜的电导率在180。C达到0.11 S/cm。质子迁移活化能分别为22.004 kJ·mol-1和24.665 kJ·mol-1。