Η κυψέλη ηλεκτρόλυσης PEM είναι μία από τις πολλές τεχνολογίες παραγωγής υδρογόνου, η οποία χρησιμοποιεί ως αντιδραστήριο μια μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων από φιλμ πολυφθοροσουλφονικού οξέος και καθαρό νερό. Έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής καθαρότητας υδρογόνου, της απλής δομής και διαδικασίας και της υψηλής ασφάλειας. Ταυτόχρονα, είναι πιο κατάλληλο για ταχέως μεταβαλλόμενη ισχύ από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ως εκ τούτου ευνοείται ιδιαίτερα από τη βιομηχανία.
Λόγω της χρήσης της μεμβράνης υπερφθοροσουλφονικού οξέος (PFSA), το περιβάλλον εργασίας του στοιχείου ηλεκτρόλυσης PEM είναι όξινο. Επιπλέον, η υψηλή τάση και η απελευθέρωση οξυγόνου στην πλευρά της ανόδου σχηματίζουν ένα σκληρό περιβάλλον οξείδωσης. Επομένως, η διπολική πλάκα και το στρώμα διάχυσης αερίου του στοιχείου ηλεκτρόλυσης PEM πρέπει να έχουν ιδιότητες ανθεκτικές στη διάβρωση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν υλικά όπως ο γραφίτης, ο ανοξείδωτος χάλυβας και το τιτάνιο, το καθένα με τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, αλλά το τιτάνιο έχει καλύτερες περιεκτικές ιδιότητες.
Ακόμη και υπό όξινες συνθήκες και συνθήκες υψηλού δυναμικού ανόδου, το τιτάνιο είναι το λιγότερο διαβρωτικό υλικό και είναι σχετικά εύκολο να σχηματιστούν διάφοροι τύποι πορωδών μέσων. Ως εκ τούτου, πλέγμα τιτανίου/τσόχα/αφρός/πυροσυσσωματωμένη σκόνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως GDL της ανόδου PEMWE.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την τσόχα τιτανίου, η διαδικασία παραγωγής της περιλαμβάνει την επιλογή υψηλής ποιότητας σπογγώδους τιτανίου, την προσαρμογή της διαδικασίας για την παραγωγή κρυστάλλων τιτανίου σύμφωνα με τις απαιτήσεις περιεκτικότητας σε μέταλλο από τσόχα τιτανίου, τη σφυρηλάτησή τους στο απαιτούμενο σχήμα, τη μηχανική κατεργασία της πλάκας τιτανίου σε ίνες τιτανίου, την τοποθέτηση οι ίνες τιτανίου και η πυροσυσσωμάτωση σε υψηλή θερμοκρασία για την παραγωγή πορώδους τσόχας τιτανίου.
