燃料电池是一种能够直接把燃料的化学能转化为电能的能量转换装置，具有转化效率高、能量密度高、环境友好等优点。在各种燃料电池中，碱性阴离子交换膜燃料电池(Alkaline Anion Exchange Membrane Fuel Cells，AAEMFCs)因具有反应动力学快、可使用非贵金属催化剂、燃料渗透率低等优点而受到越来越多的关注。阴离子交换膜(Anion Exchange Membranes，AEMs)作为AAEMFCs的关键组成部分，起到阻隔燃料和氧化剂以及传递OH-离子的作用，其性能优劣直接影响到电池的能量转化速率和使用寿命等各项性能。但是，现有的AEMs普遍存在离子电导率低、尺寸稳定性和碱稳定性差的问题，无法满足AAEMFCs的使用要求。因此，研发综合性能优异的AEMs是AAEMFCs发展的首要目标。　　本论文从分子设计出发合成了一系列聚芳醚类聚合物，并用于阴离子交换膜的制备。利用核磁共振氢谱(1H NMR)、红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)等手段表征了聚合物的结构。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和小角X射线散射(SAXS)等技术对膜的微观结构进行了表征，对膜的离子交换容量(IEC)、含水率、溶胀度、OH-离子电导率、机械性能、热稳定性和耐碱性等进行了测试及分析，详细研究了膜结构与性能的关系。　　制备了含四苄基结构的聚芳醚腈阴离子交换膜(QPEN-x)，通过改变亲/疏水段比例考察了膜结构与性能的关系。强极性的腈基和自交联结构使QPEN-x具有较低的含水率和溶胀度，显示出良好的自抗溶胀性能。TEM表征显示离子功能基团密集地、选择性地接枝在四苯甲基结构单元上利于其聚集形成离子簇;随着亲水段含量的增大，膜内形成的离子簇尺寸变大。膜的离子电导率随着亲水段含量和温度的增大而增大。综合性能最优的QPEN-0.8膜的IEC为2.20 meq.g-1，OH-离子电导率在37.6-98.1 mS·cm-1之间，60℃时溶胀度为32.6％。考虑到QPEN-x膜的无规结构及低含水率，其离子电导率还有提高的空间。　　为了提高AEMs的离子电导率，同时保持聚芳醚腈类聚合物自抗溶胀的优点，我们制备了两种嵌段聚芳醚砜腈阴离子交换膜，其区别在于离子功能基团选择性地接枝于四甲基酚酞单元上(ImPPESN-71.7％)或四甲基双酚A单元上(ImPESN-73％)。考察了酚酞基团对膜结构与性能的影响。结果显示，两种膜均形成了显著的亲/疏水微相分离结构。亲水段上的酚酞基团能够扩大分子链间距，增大膜的亲水离子域尺寸，使膜形成更大、更发达的离子传递通道，因此ImPPESN-71.7％膜的含水率及离子电导率均高于ImPESN-73％膜。此外，ImPPESN-71.7％膜在抗溶胀性、机械性能、热稳定性、耐碱性及单电池性能方面均表现更优。随后，我们还考察了溴化度和亲水段长度对ImPPESN膜性能的影响。结果显示，随着溴化度的提高，膜的IEC、含水率、溶胀度和OH-离子电导率也随之增大，但是机械性能迅速降低。亲水段长度对膜性能的影响也是类似。其中，ImPPESN-71.7％(ImPPESN-19-22)膜性能最优，其IEC为2.07 meq.g-1，OH-离子电导率在53.8-114.2 mS·cm-1之间，60℃时溶胀度为33.3％。　　我们还通过在酚酞侧基上接枝离子功能基团制备了一系列侧链型酚酞基聚芳醚砜腈AEMs(ImSPPESN-x)，考察了腈基含量对膜结构与性能的影响。结果显示，由于离子功能基团接枝于侧链上，ImSPPESN-x膜均形成了明显的微相分离结构。随着主链上腈基含量的增加，膜内形成了更显著、高效的离子传递通道。此外，ImSPPESN-x膜还具有优良的机械性能、热稳定性和耐碱性。其中，ImSPPESN-0.8膜性能最优，其IEC仅有1.35 meq.g-1，但是OH-离子电导率在35.3-81.4 mS·cm-1之间，60℃时溶胀度仅为9.8％。　　构建发达的离子传递通道和控制膜的溶胀是制备高性能AEMs的关键。因此，我们合成了七甲基酚酞基聚芳醚砜聚合物并用于制备交联离子簇型AEMs(C-HPPES-x/y)。交联离子簇的策略一方面能够限制膜的溶胀，另一方面也可以拉近离子簇之间的距离，使之相互聚集形成连续的亲水离子域，利于膜内形成显著的亲/疏水微相分离结构以及发达的离子传递通道，从而提高膜的离子电导率。对膜的溶胀度测试和微观结构表征结果证明上述设想成立。膜的性能测试结果表明，C-HPPES-4/1膜的性能最优，其IEC为1.83 meq.g-1，OH-离子电导率在76.7-143.4 mS·cm-1之间，80℃时的溶胀度仅为17.4％。