質子交換膜在電池（電解池）中起到阻隔電解液，傳導質子的作用。質子交換膜目前商用的是全氟質子交換膜，其由全氟磺酸樹脂或者全氟羧酸樹脂經過成膜工藝制得，技術難度高，長期以來技術被國外企業壟斷。商用化最多的是杜邦公司 nafion 系列質子交換膜。全氟質子交換膜機械強度高，化學穩定性強，能夠適應苛刻的電池（電解池）的工作環境，對于裝置的電化學性能起到不可忽視的重要作用。
質子交換膜應用于氯堿工業、燃料電池等領域。質子交換膜在氫燃料電池、電解水制氫氣等領域中所交換的陽離子為質子（氫離子 H+），在氯堿工業中，所交換的陽離子為鈉離子（Na+），又被稱為離子膜。目前產業化應用的均為全氟質子交換膜，質子交換膜使用的是全氟磺酸樹脂，離子膜使用全氟磺酸樹脂、全氟羧酸樹脂的復合膜。全氟磺酸樹脂具有強酸性，全氟羧酸樹脂具有弱酸性，更能夠適應氯堿工業中的堿性環境。
質子交換膜處于有機氟化工產業鏈末端，其上游是有機氟化工的單體材料，下游是基于質子交換膜的氯堿工業、燃料電池、電解水、儲能電池等應用領域。從上游來看，質子交換膜的直接材料為全氟磺酸樹脂材料，向上延伸至有機氟化工中的四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚等單體材料，向上溯源可以追溯至螢石、氟化氫、制冷劑等原材料，從下游看，質子交換膜應用廣泛，主要應用于氯堿工業、燃料電池、電解水、儲能電池等領域，其中氯堿工業與燃料電池為主要應用領域。
