膜電極（Membrane Electrode Assemble, MEA）是氫氧燃料電池的重要組成部分，通過采用合適的催化劑，膜電極系統也可以用于電催化反應。目前，上，已經有較多的研究人員使用膜電極進行 CO2/CO 還原、水分解反應的研究（如：加拿大英屬哥倫比亞大學的 Curtis P.Berlinguette，加拿大多倫多大學的Edward H. Sargent，美國萊斯大學的 Haotian Wang，美國斯坦福大學的 Matthew W. Kanan）。得益于成熟的燃料電池技術（成熟催化劑涂敷工藝，成熟的膜電極制備工藝、成熟的雙極板制造與設計等），基于膜電極系統的 CO2還原技術，也被認為是有望實現工業化的技術手段之一。

膜電極的構造包括：離子交換膜（陰離子交換膜或陽離子交換膜）、氣體擴散（經常使用的是碳紙，也有使用 PTFE 膜作為氣體擴散層）、催化劑。其中催化劑負載在氣體擴散層上形成催化劑層。將涂敷有催化劑的氣體擴散層與離子交換膜通過熱壓或者冷壓或者擠壓的方式組裝在一起就構成了膜電極（注意：催化劑夾在膜和氣體擴散層之間）。與 Flow Cell 相比，膜電極系統實現了膜和電極之間的*接觸，因此也有研究人員將膜電極系統稱為“zero gap”的 Flow Cell。由于不存在電解液，因此減少了電解液所帶來的系統歐姆損失，能夠提高系統的能量轉化效率。。。。。。