本发明涉及燃料电池技术领域，具体为质子交换膜燃料电池用高效长寿命膜电极制造工艺，包括下述工艺步骤：S1、配制碳粉浆料；S2、配制催化剂浆料；S3、溶胀处理；S4、催化层预处理；S5、构成催化层，采用纳米级喷涂机一在质子交换膜上涂覆醇液，使得质子交换膜表面溶胀，形成粗糙化表面和介孔，通过纳米级喷涂机二向质子交换膜表面涂覆碳粉浆料，形成碳粉层，向碳粉层表面喷涂催化剂浆料，使得催化剂与碳粉耦合，形成新型催化层结构。本发明解决铂黑沉降的问题，提升膜电极的应用寿命，同时降低催化层与质子交换膜之间的界面接触电阻，提升质子传导效率，提升燃料电池膜电极的发电效率。