En protonutvekslingsmembran ( PEM ) er en semipermeabel membran som vanligvis er produsert med ionomerer og designet for å lede protoner samtidig som den forblir ugjennomtrengelig for gasser som oksygen eller hydrogen . Dette er deres essensielle funksjon når de er innlemmet i en membranelektrodesamling (MEA) til en protonutvekslingsmembranbrenselcelle eller protonutvekslingsmembranelektrolysator : separasjon av reagenser og transport av protoner ved å blokkere en direkte elektronbane over membranen.
PEM-er kan enten være rene polymermembraner eller komposittmaterialemembraner , hvor de ulike komponentene er innlemmet i en polymermatrise. Et av de vanligste materialene på markedet for PEM er Nafion , produsert av DuPont . Mens nafion er en ionomer med en perfluorert base som Teflon , er det mange andre strukturelle design som brukes til fremstilling av ionomerer for protonutvekslingsmembraner. Mange bruker polyaromatiske polymerer mens andre bruker delvis fluorerte polymerer.
Protonutvekslingsmembraner er primært preget av protonledningsevne (σ), permeabilitet for metanol (P) og termisk stabilitet.