1. 研究目的与意义（文献综述）
随着科技和经济的飞速发展，人类也付出了惨重的代价，能源的紧缺和环境的污染已成为阻碍人类前行的巨大障碍。为了解决这个问题，全世界的研究者们纷纷加入了这场战斗，并取得了一定的成绩。燃料电池（fuel cell）作为一种可以不经过燃烧，直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应转变为电能的能量转换装置，它的研究工作得到了长足的进展[1-5]。特别是20世纪60年代以来，这项技术受到了人们的高度关注。燃料电池是利用氢气、天然气、煤气以及甲醇等非石油类燃料与纯氧或空气分别在电池的两极发生氧化-还原反应，连续不断的对设备提供直流电[6]。它的最大优点是反应过程不涉及到燃烧，因此其能量转换效率可以不受到“卡诺循环”的制约，所以其能量转换率可高达60%-80% (理论效率为100%)，实际的使用效率将到达普通内燃机的2倍[7]。另外它还具有燃料形式多样化、环境污染小、无噪音、可靠性强及维修简便等优点，被认为是继火力，水力和核能发电之后最有希望大量提供电力的第四种发电技术，并且是大家公认的清洁能源[8]。
目前来说，燃料电池最常使用的质子交换膜是全氟磺酸质子交换膜。这类膜的化学稳定性好，力学强度高，有较大的质子电导率。但是这类膜的质子传递属于水分子参与的质子传递，离子电导率对水含量的依赖性强，在水含量较低或者是温度较高，尤其是温度高于100℃时，它的电导率会显著降低[9-13]。这就意味着当它用于燃料电池时，必须要保证膜充分湿润，防止失水。这就增加了膜设计和操作的复杂程度，增加了电池成本。另外当膜用于直接甲醇燃料电池时，因为它阻醇性较差，就容易发生甲醇透过，引起阴极催化剂中毒，限制了它在燃料电池中的应用范围。并且高温时，氟化膜还会放出有害的化合物[14]。
要解决全氟磺酸质子交换膜高温质子电导率下降，成本高的问题，关键在于制备高性能、低成本的无氟质子交换膜。提出了用有机膦酸掺杂聚合物聚苯并咪唑（pbi）的方法来制备新型的质子交换膜。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
（1）材料制备：以聚苯并咪唑为主体，通过环氧开环反应以及硅氧烷的水解反应将氨基三亚甲基膦酸（atmp）键接到2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷（ehtms）上，制备出聚硅氧烷膦酸，将制备的聚硅氧烷膦酸与聚苯并咪唑（pbi）混合，制备出一系列聚硅氧烷膦酸/pbi膜；
3. 研究计划与安排
第1-2周：查阅相关文献资料，翻译英文文献；
第3-4周：整理资料，在任务书以及总结相关资料的基础上，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，了解相关的结构和性能的测试方法；撰写开题报告；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]衣宝廉. 燃料电池-高效、环境友好的发电方式[m]. 北京;化工出版社，2000.
[2]肖潇. 氢能：21世纪最大的能源革命[j]. 技术与市场，2009, 16(7):132.
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