Uma das  reações mais  importantes em uma Célula Combustível de Membrana Trocadora  de  Prótons  (PEM)  é  a Reação  de Redução  de  oxigênio  (R.R.O.).  A reação de redução de oxigênio é considerada como uma das reações eletrocatalíticas mais importantes por causa da sua função em conversores eletroquímicos de energia. Sendo  assim,  há muitos  anos  é  foco  de  interesse  das  pesquisas  eletroquímicas.  A redução  de  oxigênio  continua  a  ser  um  desafio  para  eletroquímicos  devido  à  sua complexidade cinética e à necessidade de melhores eletrocatalisadores.
Nas  últimas  décadas,  muitos  esforços  têm  sido  dedicados  ao  estudo  do mecanismo  da  R.R.O.  em  soluções  aquosas  ácidas  e  alcalinas  sobre  diferentes materiais  de  eletrodo.  Em  eletrólitos  ácidos,  platina  e  ligas  de  platina  ainda  são consideradas  as melhores  opções  para  a  redução  de  oxigênio,  tanto  em  termos  dos mais  baixos  sobrepotenciais  desejáveis  para  promover  a  reação,  quanto  da estabilidade requerida.
Uma  das  alternativas  para  melhorar  a  eficiência  da  R.R.O  é  utilização  de metaloporfirinas, onde alguns trabalhos mostram que dímeros e monômeros de porfirina podem  atuar  na  R.R.O.  Aumentando  assim  o  desempenho  de  uma  célula PEM.

Os  cálculos  foram  realizados  no  software  Gaussian  2003TM,  utilizado  a metodologia DFT(Density  Functional  Theory) e  o  funcional  b3lyp,  foram utilizados para o átomo de Germânio a base  lanl2dz, para os átomos de H utilizou-se a base  3-21G⁺  e  para  os  átomos  de  O  a  base  6-31G⁺,  Para  os  demais  átomos  da porfirina como C e N utilizou-se a base 3-21G. A polarização da base 3-21G⁺ se deve ao fato de descrever melhor a interação das forças de Van der Waals. 
Para  simular  a  solvatação,  foi  usado  modelo  de  polarização  continua (Polarizable  continum  model  –  PCM),  sendo  o  solvente  a  água,  adotado  a temperatura de 350 k e pressão de 1 atm, condições   que uma célula do  tipo PEMFC pode atuar com boa umidificação do conjunto membrana-eletrodos  (MEA). As cargas atômicas foram analisadas pelo método NBO ( Nature Bond Orbitals).

Adotou-se dois modelos, o primeiro modelo refere-se ao cálculo da porfirina com o  átomo  de  Germânio, sendo  as  condições  as  que  foram mencionas acima. O segundo modelo consistiu adicionar uma molécula de O₂, 4 moléculas de H3O⁺ e 4 elétrons  junto com a Ge⁺²-porfirina. A  interação do O₂ de forma  frontal,  porque  alguns  trabalhos  mostram  que  o  modelo  de  Pauling  é  mais adequado para esse estudo.

Na Ge⁺²-porfirina, obteve-se, por meio dos cálculos, uma distância de 2,211 Å entre N-M. O valor da ligação  entre  N-C  apresentado  pelos  cálculos  foi  de  1,392  Å e ângulo de N-M-N um valor 137,95 fora do plano da porfirina. Os resultados da Ge⁺²-porfirina com O₂, mostra que há variação após adição  do  O₂  nos  dados  estruturais  como  nas  ligações  N-M  e  N-C  que apresentaram valores de 2,017 e 1,407 respectivamente, isso ocorre também no ângulo de N-M-N onde é observa-se variação com adição do O₂ apresentado o valor de 179,19. Isso demonstra uma grande interação do O₂ com a Ge⁺²-porfirina.
No caso das cargas atômicas, pode se observa uma transferência da molécula de O₂ para o metal, onde metal passou de 0,873 para 0,799, o que indica que o metal interage com a molécula de O₂. 

A ligação do O₂ apresenta um comprimento de ligação em torno de 1,21 Å, após a interação entre o O₂ e  Ge⁺²-porfirina, a ligação entre o O₂ apresentou o valor de 1,258 Å ,  mostrado  que houve  um enfraquecimento  no  comprimento  de ligação  do O₂.   Antes  da  interação  com Ge⁺²-porfirina,  o O₂  apresentou  os  seguintes valores de cargas  OI=0.0497  e  OII = -0.0960 para os seguintes valores após a interação OI= 0,450 e  OII = 0,957, mostrando que o O₂  perdeu carga para metal e as moléculas de H₃O⁺ . Porém isso pode  demonstra  que  o O₂  fique  cataliticamente  ativo,  o  que  facilitaria  a  redução  no catalisador  ou  formação  de  moléculas  de  H₂O.  Apesar  da  ligação  entre  M-O  ter apresentado o valor de 1,511, os dados de NBO mostra que existe uma  ligação entre  M-O o que facilitaria a redução, pois a molécula de O₂ pode ser transporta e com ligação enfraquecida ao catalisador.