燃料电池被认为是未来主要的能源转换技术。质子交换膜燃料电池不仅具有一般燃料电池的普遍优点，而且还拥有启动时间短、效率高等优异特性。一直以来备受广泛关注与研究，也是未来氢能时代理想的节能技术之一。质子交换膜是质子交换膜燃料电池中核心的部件。目前，全氟磺酸膜（PFSA）是质子交换膜的首选，但是其在高温下性能降低。减短PFSA膜侧链长度以及在膜内引入其他亲水性材料都可以改善PFSA在高温下的性能。羟基化的 SiO2纳米颗粒具有较强的亲水能力，但是其对优化质子传导机制依然不甚明确。故本文以短侧链全氟磺酸膜（Hyfion）以及Hyfion/SiO2共混膜作为研究对象，采用分子动力学模拟方法，分别探究了纯Hyfion膜和Hyfion/SiO2共混膜在传导质子的过程中质子的传递机理以及不同温度和含水量对膜传导性能的影响。　　本研究首先模拟了纯 Hyfion膜模型，通过数据分析分别考察了膜通道内部水合质子与水分子的结构与动力学特性，进一步探究了膜通道内部水合质子的迁移机制。研究结果表明，水化膜中会形成微相分离结构，其疏水区域由聚合物主链构成，而亲水区则为由水分子、水合质子和磺酸基团构成，由水通道连接两相。在含水量λ=3.2和5.8时，水分子的扩散系数Dw分别为0.11×10?5 cm2/s和0.37×10?5 cm2/s，此结果与实验值相符。在膜通道内部，水合质子主要以水合结构运动，这些结构主要为H5O2+、H7O3+、H9O5+，在不同的含水量下，不同水合结构的扩散情况不同。其中H7O3+结构在每个含水量下的概率大约都为0.38左右。然后，在纯膜体系中直接加入了SiO2纳米颗粒，构建了Hyfion/ SiO2混合膜模型，以探究SiO2纳米颗粒在高温下在膜中的保水能力。在Hyfion/SiO2混合膜中，我们发现水合质子在混合膜中的扩散能力明显强于纯 Hyfion膜的扩散能力。其微观结构图显示SiO2颗粒周围被水分子包围，经研究表明，SiO2颗粒表面的羟基会与水分子产生氢键作用。硅羟基与水分子在形成的氢键结构中，羟基不仅可以作为供体提供氢原子与水中的氧形成氢键，还可以接受氢原子作为受体与水分子作用形成氢键。由于氢键作用，膜通道内靠近 SiO2颗粒表面的水分子扩散能力降低，提供了更多自由水合质子，加强了水合质子的扩散能力，提升了膜的性能。从分子层面上采用分子动力学模拟方法探究了质子交换膜内的传递机理，以期能为制备高温下拥有高传导能力的质子交换膜提供理论依据，并为人们提高燃料电池技术技术提供理论指导。