Nafion, Flemion, Aciplex和Dow是目前比较知名的全氟磺酸聚合物膜。其中美国杜邦公司的Nafion是目前PEMFC研制与开发中应用最多的离子交换膜，具有优良的导电性能和其他一系列优点。大量针对全氟磺酸聚合物膜的工作围绕着传导性结构和物理性质和应用开展。全氟聚合物膜有很好的水传导离子能力，而且在燃料电池的环境中有很好的耐久性。

全氟磺酸膜也存在着很多严重的不足，具体体现在：

（1）相对低的机械性能；

（2）温度过高会引起膜中水分含量过低，导致离子导电率大幅降低；

（3）水和甲醇的渗透性过高（透过率高达40%)，这不仅使甲醇燃料大量损失，而且甲醇渗透到阴极后发生反应，导致电极催化剂中毒，大大缩短了燃料电池的使用寿命和使用效率；

（4）玻璃化转变温度较低；

（5）单体合成困难；

除此之外，价格方面的因素使很多其他结构的聚合物逐渐成为了研究热点来取代Nafion [9-10]中的全氟骨架结构。

1.2.2聚氟乙烯及其衍生物的聚合物离子交换膜

全氟聚合物具有非常优异的离子传导膜性质，所以为了降低合成价格和简化合成步骤，出现了有关聚苯乙烯以及部分氟化衍生物的大量报道。比如Ballard公司通过α,β,β-三氟苯乙烯和苯环上已经被取代的该单体成功合成出一种磺化聚苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）的膜材料，也就是后来被广为认可的BAM膜。

1.2.3 非氟芳香族聚合物

近十几年来，大量全芳型非氟碳氢化合物高分子材料被开发出来，主要有磺化聚芳醚砜（SPAES）、磺化聚醚醚酮（SPEEK）[9-13]、磺化聚酰亚胺（SPI）、磺化聚苯醚（SPPE）[14-15]及聚苯并咪唑（PBI）等，此类聚合物相对于含氟聚合物的主要优点是化学稳定性，由于C-H键的离解焓低，氧分子与氢离子反应生成的H2O2会使之发生化学反应。通过缩聚反应得到的芳香型聚合物，具有热稳定性好、价格相对比较便宜及含有极性基团的芳香型聚合物在比较宽的温度范围内具有较高的吸水率等优点。但是，和Nafion膜相比，在综合性能方面还存在较大的差距。

 图1.1 常见聚芳醚砜聚合物结构

聚芳醚砜是一种综合性能优异的特种热塑性高分子材料，它具有优良的耐热性能、物理机械性能等，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持稳定等突出优点，在许多领域已经得到广泛应用。离子交换是20世纪中叶以来被广泛研究的膜材料。Watanabe等[16]的研究表明，SPAES膜具有热稳定性和化学稳定性较好等优点。SPAES的合成工艺成熟，原料便宜易得，是一种很有希望的新型离子交换膜。源:自~优尔-·论`文'网·www.youerw.com/

磺化聚芳醚砜聚合物主要通过两种方法得到：一种是聚合物后磺化方法，即首先合成非磺化聚芳醚砜聚合物，然后通过磺化试剂对合成的非磺化聚芳醚砜聚合物进行磺化得到；另一种方法是直接聚合法，即先合成磺化单体，然后再与非磺化单体进行缩聚，从而将磺酸基团引入到聚合物中。

   （1）后磺化方法

制备磺化聚芳醚砜最先使用方法是后磺化方法，曾经被用作磺化试剂的有：浓硫酸[17-20]、三甲基硅磺酰氯[21]、氯磺酸[22]、甲磺酸/浓硫酸混合酸[23-24]及三氧化硫或三氧化硫的络合物等。聚合物中磺酸基的含量主要由反应时间、反应温度以及磺化试剂的浓度来控制。Kerres等[20-23]采用了一种先采用金属锂化，后用二氧化硫亚硫化，再氧化的新磺化方法，合成了磺酸基连在砜基苯环上的磺化聚芳醚砜，如图1.2所示。这种方法解决了后磺化只能发生在活化苯环上的局限，同时还适用于其它能被金属锂化的聚合物。