年代初之前的质子交换机制尚未被完全理解。（注意：同义字「聚合物电解质膜」和「质子交换机制」有相同的英文字母缩写。）阳极一边的氢流到阳极催化剂，并分离成质子和电子，运作温度约80-100℃。这些质子与氧化剂产生反应导致他们成为通常所指的多元促进质子膜。质子，透过膜到阴极，但电子被迫旅游（为提供电源）到外部电路因为电绝缘膜。阴极催化剂，氧分子与（其中有游历通过外部电路）电子和质子发生反应形成水；而在此示例中，唯一的废物产品，液体或蒸气。除了这种纯氢气类型，还有烃类燃料的燃料电池，包括柴油、甲醇（请参阅：