質子交換膜或聚合物電解質膜(PEM)是一種半透膜，通常由離聚物制成，旨在傳導質子，同時充當電子絕緣體和反應物屏障，如氧氣和氫氣。當它們組合成質子交換膜燃料電池或質子交換膜電解器的膜電極組件(MEA)時，這是它們的基本功能：分離反應物和傳輸質子，同時阻斷通過膜的直接電子路徑。質子交換膜可由純聚合物膜或復合膜制成，其中其他材料嵌入聚合物基體中。杜邦公司生產的含氟聚合物(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，但還有許多其他結構單元可用于制造質子交換膜的離聚物。許多使用聚芳族聚合物，而另一些使用部分氟化的聚合物。質子交換膜的主要特性是質子傳導率()、甲醇滲透率(P)和熱穩定性。質子交換膜燃料電池使用固體聚合物膜(薄塑料膜)，當其被水飽和時，質子可透過，但不傳導電子。

戈爾科技質子交換膜具有選擇性透過性，對質子H保持超高透過性，同時阻隔其他氣體、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，對氫燃料電池的整體性能和使用壽命起著關鍵作用。