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燃料电池是将燃料的化学能直接转化为电能的发电装置,具有高效、清洁、能量密度高等优点而备受关注。质子交换膜燃料电池(PEMFCs)是固体高分子膜为电解质,具有功率密度高、启动速度快、携带方便等特点,可作为手机、电脑等便携式电源,也可以作为汽车、小型电站等电源,被认为最具有前景的新型清洁能源。质子交换膜(PEM)是PEMFCs的核心部件,起到传质子、阻电子、隔燃料的作用。现阶段,PEMFCs所使用的膜主要为Nafion系列膜。但是Nafion膜需要液态水存在下才能导电,因而PEMFCs运行温度限制在80℃以下。而长时间加湿运行,影响了其机械稳定性和尺寸稳定性,当甲醇作为燃料时存在渗漏现象。与低温区工作相对应,在中温(100～200℃)运行的PEMFCs,其电化学反应速率高,能量转换效率高。因此,研制在中温且在非水合条件下具有高质子电导率和优良稳定性的新型质子交换膜是PEMFCs亟待解决的问题。离子液体具有蒸汽压低、导电性好、电位窗宽和熔点低等特点,在电导率和热稳定性方面能很好满足PEMFCs的要求。但是离子液体是液态电解质,不能直接应用于质子交换膜燃料电池,必须选用固体负载离子液体制备复合膜。无机化合物SiO2具有高的热稳定性,良好的孔结构,可以作为载体负载离子液体。但这类膜材料大多为玻璃膜,机械强度难以满足PEM要求。本文选取3-缩水甘油基醚氧基三甲氧基硅烷(GPTMS)为前驱体,优化其与正硅酸乙酯(TEOS)的比例,掺入离子液体,通过溶胶-凝胶法首次制备了无机-有机复合的非玻璃膜。研究了硅源和离子液体对复合膜材料的结构、机械性能、热稳定性和孔性能的影响,并研究了在中温、不加湿条件下,离子液体对复合膜电导率的影响,其主要结果如下：1)以三氟甲基磺酸、N,N-二乙基甲胺为原料,通过直接法合成质子型离子液体N,N-二乙基甲胺-三氟甲基磺酸盐([dema][TfO]),其产率为96.7%；2)以GPTMS、TEOS和磷酸三甲酯(PO(OCH3)3)为前驱体,掺入[dema][TfO]采用溶胶-凝胶技术,首次制备出柔软、透明且均匀的非玻璃复合膜,膜厚度约为0.1mm；3) FT-IR结果表明,复合膜中氧化硅与离子液体之间并未形成新的化学键,是以分子间作用力结合的；N2吸附测试表明,复合膜材料为介孔结构,其平均孔径为15nm,孔径随着离子液体的以及GPTMS含量的增加而增加；4)热重-差热(TG/DSC)分析表明,膜材料在300。C以下有良好的热稳定性,离子液体的加入会使得材料的热稳定性增强,而新硅源GFTMS含量对于材料热稳定性影响不大；5)电导率测试结果表明,离子液体是影响电导率的主要因素,在20℃到220℃区间随着离子液体加入量的增加,复合膜电导率相应的提高,尤其是60wt%[dema][TfO]的复合膜在220℃无水条件下电导率达到了0.012S/cm,有望成为中温、无水合条件下PEMFCs的质子交换膜；6)以TEOS、甲基三甲氧基硅烷(MPTMS)和PO(OCH3)3为前驱体,采用溶胶-凝胶法经掺入[dema][TfO]和1-乙基-3-甲基咪唑-双-三氟甲磺酸盐([EM][TFSI])离子液体分别制备出两种复合膜。推测复合膜的质子传导可能遵循跳跃机制。