Scopul acestui proiect este acela de a identifica noi materiale si solutii in vederea realizarii componentelor (membrana, electrod, placi bipolare) constituente pilelor de combustie cu membrana schimbatoare de protoni, in scopul dezvoltarii unei pile si a unui ansamblu de pile capabile sa opereze, in bune conditii si cu eficienta ridicata, in conditii de lucru extreme (temperatura, presiune si compozitie a gazelor reactante variabile, opriri/porniri repetate), regim specific aplicatiilor mobile si portabile. Pentru a fi capabile sa inlocuiasca sistemele energetice bazate pe combustibili minerali se presupune ca toate componentele pilelor de combustie trebuie sa aiba stabilitate chimica si mecanica ridicata, sa fie fiabile, usoare si ieftine.    Modul de functionare al pilelor de combustie este similar celui de la baterii, in sensul ca ambele trensforma energia chimica in electricitate si ca pentru a se obtine mai multa energie, pilele (bateriile) trebuie sa fie inseriate. Spre deosebire insa de baterii care functioneaza pana la epuizarea electrolitului, pilele de combustie pot sa opereze in regim continuu, daca sunt alimentate cu hidrogen (PEM) sau metanol (DMFC). Ambele tipuri de pile de combustie sunt formate dintr-un electrolid solid care lucreaza la presiuni si temperaturi relativ scazute (<100 C). Pentru ca ambele tipuri de pile, cu hidrogen si metanol, au in principiu aceleasi caracteristici de functionare si aceleasi probleme care apar la operarea in regim tranzitoriu (cu deosebiri mai mari la anod), le vom numi in continuare pile de combustie de tip PEM, urmand ca pe parcursul desfasurarii proiectului, sa se urmareasca diferentierea lor in materialele ce vor fi sintetizate si modul lor de testare. In principal, pila de tip PEM este formata dintr-o membrana polimerica solida buna conducatoare de protoni, asezata ca intr-un sandwich intre doi electrozi pe care se afla depus stratul activ de catalizator (figura 1). Acest "sandwich" formeaza ansamblul membrana-electrod (MEA), placile bipolare pe suprafata carora se afla canalele de transport ale reactantilor (hidrogen sau metanol/oxigen sau aer) fiind plasate de o parte si de alta a MEA. Electrozii sunt conectati la o sarcina exterioara care poate fi de exemplu, un motor al unui automobil.
   Hidrogenul rezultat in urma procesarii gazului metan este oxidat la anod rezultand doi electroni si doi protoni, conform reactiei (1): H₂->4H⁺+4e
   Protonii migreaza prin membrana, electronii fiind dirijati printr-un circuit exterior, producandu-se astfel un curent electric. Oxigenul sau aerul umidificat este redus la catod in prezenta protonilor si electronilor producandu-se apa la suprafata membranei conform reactiei (2): O₂+4H⁺+4e->2H₂O
   Reactia (1) este usor endotermica iar reactia (2) este puternic exotermica, astfel incat, global este creata o cantitate de caldura. Conform reactiilor (1) si (2), reactia totala intr-o pila de combustie de tip PEMFC poate fi scrisa astfel (3): 2H₂+O₂->2H₂O
   "Inima" unei pile de combustie este ansamblul MEA. Membrana polimerica solida are rolul de a disocia, in prezenta celor doi electrozi, hidrogenul in ioni pozitivi (protonii) si negativi (electronii) si de a transporta protonii de la anod la catod. Membrana polimerica este realizata de obicei dintr-un acid poliperflourosulfonic (PFSA), cunoscut mai ales sub denumirea de "Nafion", a carei structura chimica este: