碳达峰碳中和是我国重大战略决策。燃料电池作为一类新型清洁能源技术在双碳战略中受到了广泛关注。质子交换膜是燃料电池的核心部件，直接影响着燃料电池的功率性能和使用寿命。目前，商用的全氟磺酸型质子交换膜仍面临着低湿条件下电导率偏低、功率偏低等问题。本成果发展了一种以杂多酸对全氟磺酸膜进行改性提升的新策略。我们通过将有机共价接枝的杂多酸杂化引入到全氟磺酸膜基体，发挥了杂多酸的高质子传导性和保水性等优势，制备了具有高稳定性和高质子电导率的杂化质子交换膜。这类膜材料装配的燃料电池所表现出的输出功率远高于商用Nafion膜。该成果为我国新能源交通、低碳发电等领域提供了一种高性能质子交换膜材料。