本发明公开了一种质子交换膜及其制备方法和应用。本发明的质子交换膜的组成包括以下质量百分比的组分：磺化聚醚醚酮：93％～99％；磺化炭化铁基MOF：1％～7％。本发明的质子交换膜的制备方法包括以下步骤：将磺化聚醚醚酮和磺化炭化铁基MOF配制成涂膜液，再涂覆在基板上，干燥成膜，即得质子交换膜。本发明的质子交换膜具有低溶胀率、低甲醇渗透率和高质子传导率，且制备方法简单、成本低，适合大面积推广应用。