质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)是质子交换膜燃料电池的核心部件，对电池性能起着关键作用，它不仅具有阻隔作用，还具有传导质子的作用。
新思界产业研究中心发布的《
2020-2025年中国质子交换膜行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，伴随着全球能源短缺问题日益严重，清洁能源发展日益加快，燃料电池作为一种新型的能源技术，通过电化学反应直接将燃料的化学能转化为电能，不受地域以及地理条件的限制，近年来发展迅速，并且在不同的领域已得到了实际的应用。燃料电池所用的燃料为氢气、甲醇和烃类等富氢物质，具有广阔的应用前景。
质子交换膜是氢燃料电池核心组件膜电极组件的重要组成材料，决定着氢燃料电池的寿命和性能。质子交换膜的主要功能是传输质子，分隔反应气体以及电子绝缘，是不可或缺的关键材料，其性能直接影响燃料电池的稳定性和耐久性。质子交换膜需要具备电导率高、化学稳定好、热稳定性好、机械性能好、透气率低和水的电渗透系数小等特点。
质子交换膜主要分为磺化聚合物膜、复合膜和无机酸掺杂膜三大类。目前研究的质子交换膜材料主要是磺化聚合物电解质，按照聚合物的含氟量可分为全氟磺酸质子交换膜、部分氟化质子交换膜以及非氟质子交换膜等。质子交换膜的物理、化学性质对燃料电池的性能具有极大的影响，对性能造成影响的质子交换膜的物理性质主要有：膜的厚度和单位面积质量、膜的抗拉强度、膜的含水率和膜的溶胀度。
质子交换膜最早是美国杜邦公司开发，之后又出现了美国陶氏（Dow）化学公司的Dow膜、日本AsahiChemical公司的Aciplex膜和AsahiGlass公司的Flemion膜等产品，质子交换膜的核心技术主要被杜邦、旭化成等企业垄断。目前中国主要的质子交换膜生产企业是山东东岳未来氢能材料有限公司，建设有150万平方米燃料电池膜及配套化学品产业化项目，是国内最早实现质子交换膜工业化生产的中国公司。
新思界
行业分析人士表示，虽然中国市场已经出现如东岳、大连新源等具有批量生产能力的企业，但是产品稳定性和耐久度等相较进口产品仍存在一定差距，国内膜电极组件企业质子交换膜的进口依赖度仍处于较高水平。
