本发明属于无机膜技术领域，具体涉及一种高温二氧化碳和水共渗透膜及其制备方法和应用。在500‑600℃下，将多孔质子导体骨架浸渍在熔融碳酸盐中，保温1‑2h后取出，得到混合质子‑碳酸根离子导体膜。本发明制得的导体膜可以直接从高温烟气中捕获二氧化碳和水，一方面可以经过冷凝过程得到纯净的二氧化碳，实现碳捕获，另一方面高温下渗透过来的二氧化碳和水可以通过共电解或与甲烷重整等方式得到合成气，进而制取高价值的化学品，实现二氧化碳的资源化利用。