膜电极组件，即MEA，Membrane Electrode Assemblies。
该质子交换膜是质子渗透膜，它是绝缘的。通过这个绝缘膜运输质子从阳极向阴极，电子则从导电的路径运输到阴极。如杜邦公司（Dupont），Dow and E-TEK 都在生产质子交换膜PEMs。 杜邦公司的PEM商标名称 "Nafion" 。 该公司使用的Nafion质子交换膜有Nafion 112 ， 115 ， 117 ， 105 。
电极是热压在PEM上的 。常用的电极材料，包括碳纤维、东丽（Toray）碳纤维纸。E-TEK生产的碳纤维称为ELAT，它能最大化把气体运输到PEM，而把水脱离PEM。elat中嵌入贵金属催化剂，可以作为电极。铂是一种最常用的催化剂，但是其他铂族金属也常常使用。钌和铂往往一起使用，如果CO作为电化学反应的产物，它会破坏质子交换膜和影响燃料电池的效率。由于稀土金属成本高昂，目前正在进行相关研究，以开发低成本的的催化剂材料。正是由于这些高成本因素，成为了推广燃料电池的障碍。
