Die PEMFC ist eine Niedertemperatur-Brennstoffzelle mit einer Arbeitstemperatur zwischen 60 und 90 °C. Sie wird mit Luft und Wasserstoff oder mit einem reformierten, wasserstoffreichen Gas (z.B. Erdgas) betrieben. Als Elektrolyt dient eine Polymer- Membran, die nur Protonen leitet. Sie ist mit edelmetallhaltigen Katalysatoren beschichtet (Platin). Durch seine hohe Leistungsdichte und die vergleichsweise unkomplizierte Arbeitsweise ist dieser Zellentyp sehr vielseitig einsetzbar – für mobile und portable ebenso wie für stationäre Anwendungen (Hausenergieversorgung, Stromund Wärmeerzeugung im mittleren Leistungsbereich). Vor allem in der dezentralen Energieversorgung werden der PEMFC-Brennstoffzelle gute Chancen eingeräumt. Hier laufen bereits erfolgreiche Tests und Feldversuche mit Vorseriengeräten (Brennstoffzellen-Heizgerät), zum Beispiel im Rahmen von Callux.
Die Industrie arbeitet derzeit auch an sogenannten „Hochtemperatur-PEMFC“ mit Betriebstemperaturen von bis zu 200 °C. Damit könnten der Wirkungsgrad bei der Wärmeerzeugung verbessert und die Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen im Prozessgas verringert werden.