PEMFC-er med høy temperatur opererer mellom 100 °C og 200 °C, noe som potensielt gir fordeler innen elektrodekinetikk og varmestyring, og bedre toleranse for drivstoffurenheter, spesielt CO i reformat. Disse forbedringene kan potensielt føre til høyere samlede systemeffektiviteter. Imidlertid har disse gevinstene ennå ikke blitt realisert, da gullstandard perfluorerte sulfonsyre (PFSA) membraner mister funksjonen raskt ved 100 °C og over hvis hydrering faller under ~ 100%, og begynner å krype i dette temperaturområdet, noe som resulterer i lokalisert tynning og generelt lavere systemlevetid. Som et resultat studeres nye vannfrie protonledere, slik som protiske organiske ioniske plastkrystaller (POIPCs) og protiske ioniske væsker, aktivt for utvikling av egnede PEM.