本发明属于燃料电池的质子交换膜领域，涉及一种改性全氟磺酸质子交换膜的制备及应用。本发明从分子结构角度设计了六亚甲基四胺改性的炭气凝胶新型多孔网络状炭材料，并添加到全氟磺酸制膜液中，提高了膜的机械强度。除此之外，该质子交换膜以聚四氟乙烯编织网布作为增强基布，与引入炭气凝胶改性后的全氟磺酸树脂溶液流延覆合在一起，成功制备出薄款增强型全氟磺酸复合膜。复合膜中同时引入添加炭气凝胶与聚四氟乙烯编织网，这两者存在较好的相互协同作用，制备的复合膜具有机械强度高，电阻小、溶胀率小和耐超高压的优点。