프로톤 교환막 연료전지는 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Fuel Cell : PEFC)라고도 한다. 전해질로 이온전도성을 갖는 고체 고분자막을 사용하므로 상온, 상압에서 작동이 가능하다.
PEMFC는 작동온도가 80℃ 정도로 낮고 기동시간이 짧으며 스택의 출력밀도가 높아 수송 및 휴대용 전력원으로 각광받고 있다. PEMFC의 성능은 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane Electrode Assembly)의 성능에 의해 크게 좌우되는데, 값비싼 귀금속 촉매의 저가 촉매 대체, 고성능. 고수명의 전해질막 개발 등이 주요 연구개발 과제이다.