在直流电作用下，水分子在阴极发生还原反应，生成氢气和氢氧根离子（OH–），氢氧根离子在电场和氢氧侧浓度差的作用下穿过隔膜到达阳极，在阳极一侧发生析氧反应，生成氧气和水。电解槽装配时浸没在高浓度（20%~30%）的KOH 溶液中，此时离子电导率比较大，主要缺点是电解液具有腐蚀性，NaOH 和NaCl 溶液也可作电解液，但不常用。碱槽的电解池分成两个电极，电极将气密隔膜分开。由于隔膜的阻碍，氢气和氧气不会通过隔膜混合在一起，但是电解液却可以通过隔膜进入另一侧。制氢系统运行时，氢气和碱液的混合液以及氧气与碱液的混合液分别经过气水分离器，将气体和溶液分离，碱液回流至电解槽，氢气和氧气分别进入纯化装置提纯后进行收集。电解水制氢设备在未来的能源领域中拥有重要的应用前景。呼和浩特pem电解水制氢缺点
阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)该技术是指使用质子（阳离子）交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液)，并使用纯水作为电解水制氢原料的制氢过程。和碱性电解水制氢技术相比，PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点，并且，PEM电解水制氢技术工作效率更高，易于与可再生能源消纳相结合，是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行，因此设备需要使用含贵金属(铂、铱)的电催化剂和特殊膜材料，导致成本过高，使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。电解水制氢设备构造图包头PEM电解槽的单位成本仍然远高于碱性电解槽。
新兴电解水制氢技术海水电解制氢：可直接利用海洋资源，但面临高盐度、腐蚀性等挑战。未来应开发抗腐蚀催化剂、适用的交换膜，改进电极结构和电解槽装置。耦合制氢：通过小分子氧化与析氢反应耦合，降**氢能耗，提高能量效率。未来需深入探究耦合机制，开发经济环保的技术并集成到可再生能源系统。研究总结与展望电解水制氢技术取得一定进展，但仍面临诸多挑战。未来应提升催化剂性能、降低能耗、研制新型设备，以适应可再生能源并网和清洁能源储存需求，在能源转型中发挥重要作用。
水电解制氢设备是一种将水分解成氢和氧的方法，将电流通过水电解槽内的电极，在负极处放电，把水分解成氢和氧。其优点是简单易用，可以用于小型化应用，并且获取的氢气纯度高，可以达到99.999%以上。但是由于电解过程效率不高，能耗较大，并且需要消耗大量的水资源，因此应用范围受到一定限制。膜分离制氢设备是一种利用高选择性分离膜过滤氢气的方法。该设备通过特定的膜过滤技术，将氢气从混合气体中分离出来。其优点是运行稳定、可靠性高、处理量大，同时不需要消耗大量水资源，并且节能环保。但是由于膜材料成本相对较高，加上运行过程中难以处理一些不纯净的物质，导致其在应用范围上有些受限。
PEM电解水制氢装置辅助系统包括四大系统：电源供应系统、氢气干燥纯化系统、去离子水系统和冷却系统。
在电解水制氢时，水发生电化学反应，在阴极产生氢气，在阳极产生氧气。纯水作为电解质时，为弱电解质，电离程度低，且导电能力较差，因此往往会在水溶液中加入容易电离的电解质用于增加电解液的导电性。碱性电解质制氢的效果较好，不会腐蚀电极和电解池中的设备，通常采用浓度为20%～30%的KOH或者NaOH溶液作为电解质，并且通常用镀镍钢板或者镍铜铁作为阳极催化剂，镀有镍或者镍钴合金的钢材则作为阴极催化剂，运行时，施加的电压一般在1.9 V到2.6 V之间。PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点，PEM电解水制氢技术工作效率更高。电解水制氢设备构造图包头
它具备将大量可再生能源电力转移到难以深度脱碳工业部门的潜力。呼和浩特pem电解水制氢缺点
碱性电解水技术比较大的缺点在于工作电流密度较低、电解槽效率不高、占地面积大。特别在冬季，设备需要经过较长时间预热，启动时间大概需要2 h。不过碱性电解水电解槽、隔膜等设备、材料的加工、制备工艺在我国已经基本成熟，产业链相对完善，是目前在我国**适合规模化的技术路线。通过调研了解，目前国内比较大单槽制氢规模已经达到 3000 Nm³/h，电解槽直流电耗比较低可以达到4.2 kW·h/Nm³。其原理为在两个电极之间施以直流电，并用隔膜将阴阳两极分离开来，在阴极水分子被还原，生成氢气和氢氧根离子，生成的氢氧根离子穿过隔膜到达阳极，在阳极侧失电子析氧，生成氧气和水。呼和浩特pem电解水制氢缺点
