质子传导膜是质子交换膜燃料电池的核心所在，主要职能是隔绝燃料和氧化剂，同时传导离子。最具代表性的是Nafion膜，其具有出色的质子传导能力、化学稳定性和机械性能。质子传导膜是现代燃料电池的核心技术，然而当前应用于燃料电池的质子传导膜效率相对较低，且易发生燃料渗透，导致污染。石墨烯质子传导膜只有质子才能穿过，因此能够高效地收集到大气中的氢气，且纯度非常高，显著提高发电效率与耐用度。