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一种提高质子交换膜化学稳定性的方法，将全氟磺酸质子交换膜浸泡于含有Zr4+、Ca2+、Mg2+、Al3+中的一种或二种以上的溶液中，通过离子交换法在全氟磺酸质子交换膜中引入Zr4+、Ca2+、Mg2+、Al3+中的一种或二种以上金属离子。本发明通过修饰质子交换膜离子簇的微观形貌以提高膜的抗化学降解能力的方法。