質(zhì)子交換膜或聚合物電解質(zhì)膜(PEM)是一種半透膜，通常由離聚物制成，旨在傳導(dǎo)質(zhì)子，同時(shí)充當(dāng)電子絕緣體和反應(yīng)物屏障，如氧氣和氫氣。當(dāng)它們組合成質(zhì)子交換膜燃料電池或質(zhì)子交換膜電解器的膜電極組件(MEA)時(shí)，這是它們的基本功能：分離反應(yīng)物和傳輸質(zhì)子，同時(shí)阻斷通過膜的直接電子路徑。質(zhì)子交換膜可由純聚合物膜或復(fù)合膜制成，其中其他材料嵌入聚合物基體中。杜邦公司生產(chǎn)的含氟聚合物(PFSA)Nafion是最常見的市售PEM材料之一。雖然Nafion是一種像PTFE一樣具有全氟骨架的離聚物，但還有許多其他結(jié)構(gòu)單元可用于制造質(zhì)子交換膜的離聚物。許多使用聚芳族聚合物，而另一些使用部分氟化的聚合物。質(zhì)子交換膜的主要特性是質(zhì)子傳導(dǎo)率()、甲醇滲透率(P)和熱穩(wěn)定性。質(zhì)子交換膜燃料電池使用固體聚合物膜(薄塑料膜)，當(dāng)其被水飽和時(shí)，質(zhì)子可透過，但不傳導(dǎo)電子。

戈?duì)柨萍假|(zhì)子交換膜具有選擇性透過性，對(duì)質(zhì)子H保持超高透過性，同時(shí)阻隔其他氣體、電子、水分子和粒子。它是燃料電池核心膜電極組件MEA的核心組成材料，對(duì)氫燃料電池的整體性能和使用壽命起著關(guān)鍵作用。