연료전지의 가장 기본 구성요소로서 고분자 전해질막의 양 쪽에 두 전극(연료극과 공기극)이 존재하는 구조로 이루어져 있으며 실제 전기가 만들어지는 곳이고 연료전지의 성능 및 내구성에 가장 큰 영향을 미치는 핵심 부품

연료전지는 사용하는 전해질에 따라 여러 가지 종류로 나뉘는데 그 중 가장 적용범위가 넓고 수소전기차, 가정/건물용 연료전지에 주로 쓰이는 고분자 연료전지(PEMFC) 및 직접메탄올 연료전지(DMFC), 알칼리 연료전지(AFC) 등 저온형 연료전지에서 주로 MEA라고 부르고 있음

▪연료전지는 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 장치로 연료극(anode)에서는 수소 산화 반응이, 산소극(또는 공기극, cathode)에서는 산소의 환원 반응이 일어남

고분자 전해질막이란 고분자 연료전지에서 양이온(프로톤)을 전달하는 전해질막으로 나피온으로 대표되는 과불소화탄소(perfluorocarbon) 계열의 이온 교환막은 우수한 화학적/기계적 안정성 및 높은 이온전도도로 상용 제품에 주로 사용되고 있음

▪나피온(듀폰사, 美)으로 대표되는 과불소화전해질막은 그 우수한 기계적강도 및 전기화학 특성에도 불구하고, ① 복잡한 제조공정으로 막의 가격이 매우 비싸며($ 800/m 2 ) ② 불소알킬구조로 인한 낮은 유리전이온도가 단점으로 지적

▪과불소화 전해질막의 대안으로 개발되고 있는 탄화수소고분자전해질막은 ① 싼 재료 및 쉬운 합성방법으로 막의 단가를 크게 낮출 수 있음. 주로 방향족 고분자 구조를 이용함으로서 ② 높은 유리전이온도를 보유하여 100도 이상에서의 장기운전에서도 높은 치수안정성이 유지가능

전극은 카본지지체 위에 수 나노미터 크기로 분산된 백금 촉매와 이온 전도성을 가진 이오노머로 구성되어 있음