膜电极的工作过程可以分为以下几个步骤：

首先，通过阳极较板上的气体流场到达阳极，通过电极上的扩散层到达阳极催化层，吸附在阳极催化剂层，在催化剂铂的催化作用解为2个氢离子，即质子H+，并释放出2个电子。这一过程称为氢的阳极氧化过程，

阳极上发生的反应为：

H2=2H++2e

在电池的另一端，氧气或空气通过阴极较板上的气体流场到达阴极，通过电极上的扩散层到达阴极催化层，吸附在阴极催化层，同时，氢离子穿过电解质到达阴极，电子通过外电路也到达阴极。在阴极催化剂的作用下，氧气与氢离子和电子发生反应生成水，这一过程称为氧的阴极还原过程，

阴极上发生的反应为：

1/2O2+2H++2e = H2O

总的化学反应式为：

H2+1/2O2=H2O

与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，通过适当连接可以向负载输出电能，生成的水通过电极随反应尾出。