El hidrógeno es considerado el vector energético con mayor densidad energética y al utilizarlo en sistemas electroquímicos de energía como las celdas de combustible tipo PEM se puede alcanzar eficiencias mayores al 50 %. Las celdas de combustible se consideran una fuente alterna de energía y presentan la ventaja de ser aplicable en dispositivos móviles y estacionarios. Dentro de los componentes más importantes de estos sistemas, está la membrana de intercambio protónico (PEM). En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de membranas de intercambio protónico a base de poli(éter éter cetona) sulfonada (S-PEEK) modificadas mediante la adición de compuestos como ZrO2, sintetizado por sol-gel, y ácido fosfotúngstico (PWA), con el objetivo de mejorar su desempeño general en una celda de combustible tipo PEM. El polímero de S-PEEK se sintetizó mediante la reacción de sulfonación. Los compuestos modificadores se agregaron durante la preparación de las membranas por el método de ¿casting¿. Las propiedades fisicoquímicas de las membranas se estudiaron mediante retención de humedad y grado de sulfonación (GS); además se estudiaron propiedades como permeabilidad de metanol, conductividad protónica y densidad de corriente y potencia entregada durante su operación en celda de combustible. Las membranas compósitas con contenido de ZrO2 presentaron un incremento en la retención de humedad, pero exhibieron un bajo rendimiento en celda de combustible y una baja conductividad protónica. La S-PEEK sin modificar exhibió conductividades de 0.15 S cm-1, pero disminuyeron en operación a temperaturas altas y humedades relativas bajas. Por otro lado, la membrana S-PEEK modificada con PWA (S-PEEK+PWA) presentó una conductividad protónica estable en todas las condiciones probadas; además mostró una densidad de corriente y potencia de 0.32 ¿ 0.4 A/cm2 y 0.1 ¿ 0.12 W/cm2, respectivamente, mayores que la S-PEEK. Estos resultados sugieren que, dentro de todos los compuestos modificadores utilizados, la incursión de PWA en la matriz polimérica de la S-PEEK resulta en una mejora notable de las propiedades de la S-PEEK.