| 摘要 | 第11-13页 |
| Abstract | 第13-15页 |
| 第一章 绪论 | 第16-66页 |
| 1 内燃机与燃料电池 | 第16页 |
| 2 燃料电池的发展 | 第16-18页 |
| 3 AFC 和 PEMFC | 第18-19页 |
| 4 碱性聚合物电解质燃料电池（APEFC） | 第19-21页 |
| 4.1 APEFC 的工作原理 | 第19-20页 |
| 4.2 APEFC 对 APE 的要求 | 第20-21页 |
| 5 APE 膜研究进展 | 第21-50页 |
| 5.1 异相 APE 膜 | 第23-29页 |
| 5.2 互穿聚合物网络（IPN）型 APE 膜 | 第29-31页 |
| 5.3 均相 APE 膜 | 第31-49页 |
| 5.4 三类 APE 膜材料小结 | 第49-50页 |
| 6 催化层中 APE 材料研究进展 | 第50-51页 |
| 7 APE 研发面临的挑战 | 第51页 |
| 8 本研究的思路与本论文的结构 | 第51-54页 |
| 参考文献 | 第54-66页 |
| 第二章 季铵化聚砜研究 | 第66-93页 |
| 1 QAPS 的合成与结构表征 | 第66-70页 |
| 2 QAPS 的离子交换容量（IEC）的调控 | 第70-77页 |
| 2.1 氯甲基化反应条件对苄氯基团接枝度（GRBCl）的影响 | 第71-73页 |
| 2.2 季铵化反应条件对 QAPS 的 IEC 的影响 | 第73-77页 |
| 3 QAPS 的性能与离子交换容量（IEC）的关系 | 第77-82页 |
| 3.1 含水量及溶胀率与 IEC 的关系 | 第77-79页 |
| 3.2 膜机械强度与 IEC 的关系 | 第79-81页 |
| 3.3 OH 离子电导率与 IEC 的关系 | 第81-82页 |
| 4 温度对 QAPS 性能的影响 | 第82-86页 |
| 4.1 温度对含水量和溶胀率的影响 | 第82-83页 |
| 4.2 温度对机械强度的影响 | 第83-84页 |
| 4.3 温度对离子电导率的影响 | 第84-85页 |
| 4.4 温度对 QAPS 化学稳定性的影响 | 第85-86页 |
| 5 QAPS 在碱性聚合物电解质燃料电池（APEFC）中的应用 | 第86-89页 |
| 5.1 全铂催化剂的 H2-O2型 APEFC | 第87-88页 |
| 5.2 完全非贵金属催化剂的 H2-O2型 APEFC | 第88-89页 |
| 本章小结 | 第89-90页 |
| 本章主要创新点 | 第90页 |
| 参考文献 | 第90-93页 |
| 第三章 自交联型季铵化聚砜研究 | 第93-124页 |
| 1 自交联 QAPS (xQAPS) 的实现 | 第93-98页 |
| 1.1 xQAPS 的合成与结构表征 | 第93-96页 |
| 1.2 xQAPS 交联反应的引发温度 | 第96-97页 |
| 1.3 自交联基团的选择 | 第97-98页 |
| 2 xQAPS 的性能与交联度和离子交换容量（IEC）的关系 | 第98-110页 |
| 2.1 xQAPS 的交联度和 IEC 的控制 | 第98-103页 |
| 2.2 IEC 和交联度对溶胀率和含水量的影响 | 第103-105页 |
| 2.3 IEC 和交联度对机械强度的影响 | 第105-107页 |
| 2.4 交联度和 IEC 对离子电导率的影响 | 第107-110页 |
| 3 温度对 xQAPS 膜性能的影响 | 第110-115页 |
| 3.1 温度对溶胀率和含水量的影响 | 第110-112页 |
| 3.2 “预溶胀”与尺寸稳定性 | 第112-113页 |
| 3.3 温度对机械强度的影响 | 第113-114页 |
| 3.4 温度对离子电导率的影响 | 第114-115页 |
| 4 xQAPS 性能的综合评价 | 第115-118页 |
| 5 xQAPS 膜的热稳定性 | 第118-121页 |
| 5.1 xQAPS 膜在空气中的热稳定性测试 | 第118页 |
| 5.2 xQAPS 的水解稳定性 | 第118-120页 |
| 5.3 xQAPS 的机械稳定性 | 第120-121页 |
| 本章小结 | 第121页 |
| 本章主要创新点 | 第121-122页 |
| 参考文献 | 第122-124页 |
| 第四章 自聚集型季铵化聚砜研究 | 第124-169页 |
| 1 离子淌度与离子电导率 | 第124-127页 |
| 2 影响 SPE 离子通道结构的因素 | 第127-130页 |
| 2.1 含水量和溶胀率对离子通道结构的影响 | 第127-129页 |
| 2.2 微观相分离对离子通道结构的影响 | 第129-130页 |
| 3 OH 传导通道的优化思路 | 第130-134页 |
| 3.1 带长尾链的季铵化聚砜（CX-lQAPS） | 第130-132页 |
| 3.2 亲水/憎水链段分离的结构设计 | 第132-134页 |
| 4 长链仲胺型季铵化聚砜（CX-aQAPS） | 第134-152页 |
| 4.1 CX-aQAPS 结构的确定 | 第134-139页 |
| 4.2 CX-aQAPS 结构与性能的关系 | 第139-151页 |
| 4.3 C6-aQAPS 的稳定性 | 第151-152页 |
| 5 苄胺型与叔胺型季铵化聚砜 | 第152-162页 |
| 5.1 BA-aQAPS 和 2CX-aQAPS 的结构确定 | 第152-154页 |
| 5.2 亲水/憎水链段比与 BA-aQAPS 性能的关系 | 第154-159页 |
| 5.3 2CX-aQAPS 膜结构与性能的关系 | 第159-162页 |
| 6 OH 传输效率的评价 | 第162-165页 |
| 本章小结 | 第165-166页 |
| 本章主要创新点 | 第166页 |
| 参考文献 | 第166-169页 |
| 第五章 交联网络型季铵化聚砜研究 | 第169-190页 |
| 1 聚合物的结构设计 | 第169-170页 |
| 2 xaQAPS 的力学性能 | 第170-172页 |
| 2.1 憎水侧链含量对 xaQAPS 机械性能的影响 | 第171页 |
| 2.2 交联基团含量对 xaQAPS 机械性能的影响 | 第171-172页 |
| 3 xaQAPS 的导电性能 | 第172-176页 |
| 4 C6-xaQAPS 的综合性能评价 | 第176-177页 |
| 5 xaQAPS 的高温稳定性 | 第177-186页 |
| 5.1 C6-xaQAPS 在空气中的高温稳定性 | 第177-178页 |
| 5.2 C6-xaQAPS 在水中的高温稳定性 | 第178-180页 |
| 5.3 xaQAPS 在高温碱性条件下的稳定性 | 第180-186页 |
| 6 xaQAPS 在 APEFC 中的应用 | 第186-188页 |
| 本章小结 | 第188页 |
| 本章主要创新点 | 第188页 |
| 参考文献 | 第188-190页 |
| 第六章 高耐碱性咪唑型聚砜探索 | 第190-223页 |
| 1 季铵根离子的降解机制 | 第190-194页 |
| 1.1 季铵根离子降解机制的理论研究 | 第192-194页 |
| 2 N-烷基咪唑型阳离子基团（QI）的稳定性 | 第194-198页 |
| 2.1 QI 基团的降解机制 | 第194-196页 |
| 2.2 APE 中 QI 基团化学稳定性的实验研究 | 第196-198页 |
| 3 QMI 型聚砜材料初步研究 | 第198-220页 |
| 3.1 N -甲基咪唑阳离子型聚砜（QMIPS） | 第198-205页 |
| 3.2 自交联 N-甲基咪唑阳离子型聚砜（xQMIPS） | 第205-214页 |
| 3.3 自聚集型 N-甲基咪唑阳离子型聚砜（aQMIPS） | 第214-218页 |
| 3.4 QMIPS 的性能特点 | 第218-220页 |
| 本章小结 | 第220-221页 |
| 本章工作的创新点 | 第221页 |
| 参考文献 | 第221-223页 |
| 第七章 电极催化层中的碱性聚合物电解质研究 | 第223-245页 |
| 1 MEA 的性能要素 | 第223-224页 |
| 2 三相传质的相互关系 | 第224-225页 |
| 3 催化层中离子和电子通道的性能评价 | 第225-235页 |
| 3.1 模拟催化层的离子电导率 | 第226-232页 |
| 3.2 模拟催化层的电子电导率 | 第232-234页 |
| 3.3 离子和电子通道性能的综合评价 | 第234-235页 |
| 4 催化层中气体通道的性能评价 | 第235-239页 |
| 4.1 APE 种类对催化层疏水性的影响 | 第235-236页 |
| 4.2 IEC 对催化层疏水性的影响 | 第236-237页 |
| 4.3 APE 中憎水侧链对催化层疏水性的影响 | 第237-238页 |
| 4.4 催化层的亲水-憎水平衡与燃料电池性能的关系 | 第238-239页 |
| 5 影响燃料电池放电性能的传质因素 | 第239-242页 |
| 5.1 影响 PEMFC 性能的传质因素 | 第239-241页 |
| 5.2 影响 APEFC 性能的传质因素 | 第241-242页 |
| 6 提升 APEFC 催化层疏水性的思路 | 第242-243页 |
| 本章小结 | 第243页 |
| 本章工作创新点 | 第243-244页 |
| 参考文献 | 第244-245页 |
| 第八章 材料制备与表征方法 | 第245-264页 |
| 1 实验原料 | 第245页 |
| 2 各种 APE 及其前体的制备方法 | 第245-251页 |
| 2.1 氯甲基化聚砜（CMPS）的制备 | 第245-246页 |
| 2.2 季铵化聚砜（QAPS）的制备 | 第246-247页 |
| 2.3 自交联季铵化聚砜（xQAPS）的制备 | 第247页 |
| 2.4 带长尾链季铵型聚砜（CX-lQAPS）的制备 | 第247-248页 |
| 2.5 自聚集型季铵化聚砜（aQAPS）的制备 | 第248-249页 |
| 2.6 自交联-自聚集季铵化聚砜（C6-xaQAPS）的制备 | 第249页 |
| 2.7 N-甲基咪唑型阳离子聚砜（QMIPS）的制备 | 第249-250页 |
| 2.8 自交联 N-甲基咪唑阳离子聚砜（xQMIPS）的制备 | 第250-251页 |
| 2.9 N-甲基咪唑自聚集型阳离子聚砜（C6-aQMIPS）的制备 | 第251页 |
| 3 模拟催化层的制作方法 | 第251-252页 |
| 3.1 二氧化钛（TiO2）模拟催化层的制作 | 第251页 |
| 3.2 碳粉模拟电极的制作 | 第251-252页 |
| 4 碱性聚合物电解质燃料电池（APEFC）的装配 | 第252-253页 |
| 4.1 膜电极的制备 | 第252页 |
| 4.2 燃料电池的装配及性能测试条件 | 第252-253页 |
| 5 材料的结构表征与性能测试 | 第253-264页 |
| 5.1 核磁共振氢谱（1HNMR）表征 | 第253页 |
| 5.2 傅里叶红外光谱（FTIR）分析 | 第253-254页 |
| 5.3 X 射线光电子能谱（XPS）分析 | 第254-255页 |
| 5.4 紫外-可见（UV-Vis）光谱分析 | 第255页 |
| 5.5 氯甲基接枝度（GRBCl）的计算 | 第255页 |
| 5.6 离子交换容量（IEC）的测量 | 第255-256页 |
| 5.7 APE 膜离子电导率（IC）的测算 | 第256-259页 |
| 5.8 催化层中 APE 的离子电导率的测算 | 第259-260页 |
| 5.9 催化层中电子电导率的测算 | 第260-261页 |
| 5.10 膜溶胀率（SD）的测量 | 第261页 |
| 5.11 含水量（WU）的测量和 λ 的计算 | 第261页 |
| 5.12 膜机械性能测试 | 第261-262页 |
| 5.13 扫描电子显微镜（SEM）观测 | 第262页 |
| 5.14 透射电子显微镜（TEM）观测 | 第262页 |
| 5.15 小角 X 射线散射（SAXS）分析 | 第262页 |
| 5.16 热重分析（TGA） | 第262-263页 |
| 5.17 差示扫描量热（DSC）分析 | 第263页 |
| 5.18 催化层静态接触角的测量 | 第263-264页 |
| 攻读博士学位期间已发表和待发表的论文 | 第264-265页 |
| 第一作者和并列第一作者文章 | 第264-265页 |
| 非第一作者文章 | 第265页 |
| 攻读博士学位期间已授权和申请的发明专利 | 第265-266页 |
| 致谢 | 第266-267页 |
| 附件 | 第267-269页 |
