固体聚合物薄膜燃料电池由于其在单位体积内的低运行温度以及高容量，在许多国家中的汽车和手机产品中得到广泛应用。在固体聚合物薄膜燃料电池中最小单位是电池，它包括一个燃料电极（阴极）、固体聚合物薄膜以及空气电极（阳极）。大量的电池形成一个电池堆。

不同含水量的固体聚合物薄膜的水熔过程由 DSC-60 差示扫描量热仪测量

图1. 显示不同含水量的固体聚合物薄膜的水熔过程测量结果

水含量为6.7％时无水熔融峰出现。水含量为8.5%的聚合物薄膜在-23.8 °C时可能由于薄膜中水分子团簇的熔化而形成水熔融峰。当水含量为12.6％或更多时，由于成键水分子团簇和自由水的熔化，观察到了两个阶段的峰值。而且，非常明显的是与自由水有关的高温度峰值会随着水含量的增加而递增。

在燃料电极产生的质子通过固体聚合物薄膜后向空气电极移动。