If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
يجب على الغشاء أن ينقل أيونات الهيدروجين (البروتونات) من أجل أن يتم عمله بصورة صحيحة، وليس نقل الإلكترونات لأن هذا سوف يتسبب بحدوث دارة قصر في خلية الوقود. يجب أن لا يسمح الغشاء أيضاً بمرور الغازات عبره وذلك درءاً لمشكلة تعرف باسم "عبور الغازات" gas crossover. أخيراً، يجب أن يكون الغشاء مقاوماً لفرق طبيعة العمل القاسية بين المهبط والمصعد.
إن عملية فصل جزيء الهيدروجين تتم بصورة سهلة باستخدام محل البلوتونيوم. إلا أن فصل جزئية الأكسجين هي عملية أصعب بكثير، وتسبب فقدان الكثير من الكهرباء. لم يتم اكتشاف محل مناسب لهذه العملية حتى اليوم، لذلك فإن البلوتونيوم يعتبر أفضل الحلول. أحد العوامل التي تسبب الضياعات هو ممانعة الغشاء لعبور البروتونات، والتي من الممكن تخفيضها بجعل سماكة الغشاء أقل ما يمكن (عادة من مرتبة 50 ميكرو متر). إن التحكم بالماء هي عملية حرجة جداً، حيث أن كمية كبيرة من الماء ستسبب فيضان في الغشاء، وكمية قليلة من الماء سوف تجففه، وبكلا الحالتين فسيهبط خرج البطارية. أكثر أنواع الأغشية المستخدمة هي أغشية نافيون Nafion من شركة دوبونت التي تعتمد على ترطيب الغشاء بالماء من أجل نقل البروتونات. وهذا يؤدي إلى عدم تشغيل الخلية على درجة حرارة تزيد على 80 إلى 90 درجة سيلسيوس لأن ذلك سيسبب جفاف الغشاء. هناك أنواع أخرى تسمح بتشغيل الخلية على درجات حرارة أعلى مما يسمح بكفاءة أعلى للخلية. تتراوح كفاءة خلية PEM بين 40% إلى 60%.