聚苯并咪唑薄膜又称为PBI薄膜或PBI膜，是一种无氟类型的离子交换膜。PBI膜是由聚苯并咪唑（PBI）制成，也是聚苯并咪唑市场主要品种。
聚苯并咪唑（PBI）是指重复单元中含有咪唑环的一类杂环聚合物，具有耐高温、耐腐蚀、电绝缘性好、强度高、化学稳定性好的特点，在航空航天、消防、半导体、纺织、化工机械、石油开采、汽车等领域应用前景广阔。基于PBI的咪唑环结构和两性特点，PBI既可以用质子酸掺杂，得到阳离子传导膜（在酸性环境下使用），也可用碱掺杂得到阴离子传导膜（在碱性环境下使用）。
目前实现商业化的PBI膜有Celazole® PBI、Celtec® PBI等。PBI膜具有耐高温、耐化学腐蚀、低气体渗透性、高强度等特点，在污水处理、气体分离、半导体绝缘、金属分离、电解水制氢、燃料电池、气体含量测量等领域应用前景广阔。
相比于全氟磺酸膜，PBI膜具有燃料要求低、运行温度高、电堆系统简单等特点。PBI膜运行温度在160℃左右，是高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC）中最具潜力的电解质膜材料之一。
目前在燃料电池中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术成熟度最高、适用性最广泛。PEMFC分为低温质子交换膜燃料电池（LT-PEMFC）、HT-PEMFC两大类，HT-PEMFC在水管理能力、燃料灵活性、使用寿命、一氧化碳耐受性等方面优于LT-PEMFC，是PEMFC领域研究热点。高温质子交换膜是HT-PEMFC核心材料，在2023年上海燃料电池产业规划中，“开发耐高温质子交换膜技术”位列核心技术自主化第一。PBI膜作为潜力高温质子交换膜，市场可开发空间广阔。
PBI膜可通过原位聚合法、溶液成膜法、熔融成膜法制成，其中溶液成膜法、熔融成膜法较为常见。在改性方面，PBI膜改性方法包括单体修饰改性、聚合物取代改性、聚合物接枝改性、聚合物嵌段改性（如磺酸化）等。
PBI膜技术壁垒较高，且原材料PBI产量有限，目前PBI膜相关生产企业较少，主要为德国巴斯夫、美国PBI公司，其中美国PBI公司是PBI及PBI膜市场领先企业。我国从事PBI膜研发或生产的企业有坤艾新材料、山东正熵能源科技等，其中山东正熵能源科技实现了从PBI关键材料到高温质子交换膜全链技术的国产化。
PBI膜是目前先进的高温质子交换膜材料，在燃料电池、液流电池、电解水制氢等领域具有巨大应用潜力，未来随着原材料成本下降、HT-PEMFC产业化进程加快，PBI膜市场需求空间将不断扩大。