خلية وقود غشاء تبادل البروتون (بالإنجليزية: Proton exchange membrane fuel cell) اختصاراً PEMFC، وتعرف أيضاً باسم غشاء تبادل البروتونات PEM هي نوع من أنواع خلايا الوقود التي تم تطويرها من أجل تطبيقات النقل ومن أجل تطبيقات الخلايا المحمولة. من أهم مميزات هذه الخلايا هي أنها تعمل تحت درجات حرارة منخفضة نسبياً (50 – 100 درجة مئوية) وتحوي غشاء و كهرل لدن خاص.
تستخدم هذه الخلية في العديد من التطبيقات، خاصة في السيارات والهواتف المحمولة بسبب صغر حجمها.