高溫質子交換膜燃料電池(HT-PEMFC)，也稱為高溫聚合物電解質膜燃料電池，是一種PEM燃料電池，可在120至200°C的溫度下運行。HT-PEM燃料電池用于固定式和便攜式應用。HT-PEM燃料電池通常供應富氫氣體，如甲醇、乙醇、天然氣或液化石油氣重整形成的重整氣體。

HT-PEM燃料電池于1995年開發，用于在更高的電池溫度下運行，旨在降低PEM燃料電池對雜質的敏感性。因此，HT-PEM燃料電池技術是最年輕的燃料電池類型之一，自21世紀以來，已有多家公司生產HT-PEM燃料電池系統。該膜由耐酸和耐溫聚合物組成，該聚合物具有吸收酸的能力，充當電解質。通常聚苯并咪唑（PBI）用作膜，磷酸用作電解質。HT-PEM燃料電池技術與磷酸燃料電池(PAFC)相似，但主要區別在于用于HT-PEM燃料電池的膜，并使HT-PEM燃料電池的便攜式應用成為可能。而普通的PEM燃料電池，也稱為低溫質子交換膜燃料電池(LT-PEM)，通常必須使用純度超過99.9%的氫氣運行，而HT-PEM燃料電池對雜質的敏感性較低，因此是通常使用氫氣濃度約為50%至75%的重整氣體操作。與對百萬分之幾的一氧化碳濃度敏感的LT-PEM燃料電池相比，HT-PEM燃料電池在一氧化碳濃度高達約3Vol-%時運行。通常HT-PEM燃料電池在150至180°C的電池溫度下運行。對雜質的低敏感性允許使用甲醇、乙醇、天然氣、LPG、DME等燃料，這些燃料在重整器中重整為富氫重整氣體，其中燃料電池系統設計簡單，無需純化步驟凈化重整氣體。由于對雜質的低敏感性和膜的質子傳導性，用于HT-PEM燃料電池的膜電極組件也可用于氫分離，以有效地將超純氫從稀釋或不純的含氫氣體中分離出來。以甲醇為燃料的HT-PEM燃料電池系統的設備平衡系統效率通常在35%到45%之間，根據系統設計和運行條件，最高可達約55%。電池效率最高可達63%。由于與其他燃料的重整相比，甲醇的蒸汽重整更簡單、更高效（催化劑床溫度低于280°C），并且由于傳統甲醇和可再生甲醇（例如由廢物或可再生能源制成）的低成本和高純度以及由于甲醇的簡單存儲，大多數HT-PEM燃料電池使用甲醇運行。以甲醇為燃料的HT-PEM燃料電池是最常用的重整甲醇燃料電池(RMFC)類型。

• 與LT-PEM燃料電池相比，不需要對膜進行加濕的水管理。
• 與LT-PEM燃料電池相比，LT-PEM燃料電池的廢熱溫度過低，低于80°C，可以使用電池堆的廢熱（130至180°C），從而使熱電聯產(CHP)可以進一步利用熱量。
• 與LT-PEM燃料電池（熱交換表面、冷卻功率）相比，由于電堆溫度更高，因此電堆的簡單冷卻成為可能。
• 可以使用可以在重整器中重整為富氫氣體的各種燃料（例如甲醇、乙醇、丙醇、生物丁醇、生物甘油、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、OME、汽油、氨）。
• 簡單的系統設計是可能的，因為不需要甲醇燃料HT-PEM燃料電池的純化步驟。
• 與SOFC燃料電池相比，可以在堆中使用塑料部件和彈性體密封件。
• 與直接甲醇燃料電池、DMFC（20至30%）相比，甲醇燃料HT-PEM燃料電池系統的系統效率更高（35至45%）。甲醇燃料消耗低。
• 與DMFC相比，甲醇燃料HT-PEM燃料電池系統不需要高甲醇燃料純度。
• 甲醇燃料的HT-PEM燃料電池系統比DMFC系統的壽命更長是可能的。
• 可使用純燃料或水-燃料混合物（取決于燃料電池系統設計）。
• 使用可再生燃料是可能的。
• 與DMFC和LT-PEM燃料電池相比，燃料電池膜的冷藏溫度低于0°C是沒有問題的。
• 低純度的氫氣可用作燃料。低純度氫氣比通常用于LT-PEM燃料電池的高純度氫氣便宜。
• 與氫（例如LT-PEM燃料電池）或柴油（例如發電機組）作為燃料相比，使用甲醇等燃料可以降低每千瓦時的燃料成本。

• 與LT-PEM燃料電池相比，啟動時間更長（電堆和重整器的加熱時間）。因此，有時需要使用比LT-PEM燃料電池系統更大的電池進行混合。
• 與LT-PEM燃料電池和DMFC相比，在啟動期間用于堆加熱的系統組件是必要的。
• 與LT-PEM燃料電池相比，需要更多電池才能達到高功率輸出或與氫LT-PEM燃料電池相同的效率，因為HT-PEM燃料電池的特性曲線較差：與LT相比，電堆成本、電堆體積和電堆重量更高-PEM燃料電池。達到更好特性曲線特性的技術處于基礎研究狀態。
• 在膜電極組件中使用比LT-PEM燃料電池更高的鉑含量（約8-14gPt/kW）：要考慮鉑回收。用于HT-PEM燃料電池的無鉑電極的開發處于基礎研究狀態。
• 當使用有機燃料時，可能會排放二氧化碳，并且可能會排放微量的一氧化碳（濃度取決于系統設計，通常一氧化碳濃度遠低于內燃機排放的濃度）。
• 一些系統組件必須能夠承受比LT-PEM燃料電池和DMFC更高的溫度，這限制了適用材料的選擇（例如，耐溫高達120-180°C的聚合物）。

HT-PEM燃料電池系統用于固定和便攜式應用。例如，以甲醇為燃料的HT-PEM燃料電池被用作發電機的替代品（例如離網應用、備用電源、應急電源、輔助動力裝置）和電動汽車的續航里程擴展（例如跑車GumpertNathalie）。通常，HT-PEM燃料電池系統與電池一起用于混合操作。以天然氣為燃料的HT-PEM燃料電池系統也用于建筑物中的熱電聯產(CHP)應用。包含HT-PEM燃料電池技術的燃料電池系統制造商：

• 藍界科技（丹麥）
• Siqens（德國）