电解水制氢是一种利用电将水分子分解为氢气和氧气的绿色高效制氢技术。电解水制氢的技术有很多，如碱性水电解、质子交换膜、高温固体氧化物和阴离子交换膜电解等。电解水制氢纯度高，能作为储能载体储存富余可再生能源。电解水制氢的整个过程只消耗水和电，不消耗其他化石资源。工艺简单，操作方便，无碳产品，清洁无污染。设备占地面积小，多台设备可同时生产，操作灵活。但同时，电解水制氢也是一种昂贵的制氢技术。生产氢气的主要功耗约为4.5~5.5 kW h m⁻³。PEM水电解制备的绿氢应用于合成氨、炼油、化工、钢铁等碳密集型行业。包头PEM电解水
碱性电解水在生产占有率和制氢成本方面具有巨大的优势。电解水技术的主要指标包括：电流密度、负载范围、气体纯度、电解效率、使用寿命、设备价格和动态响应几个方面。碱性水技术的痛点是电流密度低能耗效率低和隔气性差，特别是波动情况下的隔气性，存在本质安全性问题。随着碱性电解水技术的发展，隔膜材料已经发展了三代，早期的石棉隔膜，目前规模应用的 PPS 隔膜，逐渐出现了隔气性、稳定性好，能耗低的复合隔膜材料。国内外比较好技术为西班牙 AGFA 公司的 Zirfon 复合膜和国内碳能科技公司的复合隔膜。甘肃PEM电解水制氢设备接近 75%的绿氢项目坐落于三北地区，约 80%的项目采用碱性电解水制氢技术。
使用纯水电解，避免了潜在的环境污染，对环境友好；在工业领域，PEM水电解制备的绿氢应用于合成氨、炼油、化工、钢铁等碳密集型行业，有助于实现双碳目标；在交通领域，采用PEM水电解制氢技术建造加氢站现场制备绿氢，应用于燃料电池汽车、铁路、航空及航运等领域；在电力领域，将风力、光伏等新能源电力接入氢储能系统，用于电解水制取绿氢，制得的氢气储存在储氢罐中，需要时再将氢气结合氢燃料电池发电并网，为电网供电，由此可以解决大规模消纳可再生能源的问题。
海外 PEM 技术装备应用较国内更。这主要源于国内 ALK 厂家强大的成本管控能力，即海外厂商 PEM 电解槽较 ALK 电解槽价格差异远小于国内厂商 PEM 电解槽较 ALK 电解槽价格差异。海外电解槽呈现出标准化趋势较国内更强。国内 ALK 产品多为定制交付模式，产品规格变化较多，客户需求也不固定。国内央企参与为主的大型示范项目一定程度上推动制氢装备厂家进行功能创新，如多对一的大规模制氢撬块，低电耗制氢装备等。海外制氢装备多为固定规格、固定设计，从电解小室，到电解槽、气液分离框架、电气设备均为标准版本。这两种模式各有利弊，未来的发展方向存在一定不确定性。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(Protonexchangemembrane)是质子交换膜电解水技术的简称。和碱性电解水制氢技术不同，PEM电解水制氢技术使用质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的原料，避免了潜在的碱液污染和腐蚀问题。PEM电解槽运行时，水分子在阳极侧发生氧化反应，失去电子，生成氧气和质子。随后，电子通过外电路转导至阴极，质子在电场的作用下，通过质子交换膜传导至阴极，并在阴极侧发生还原反应，得到电子生成氢气，反应后的氢气和氧气将通过阴阳极的双极板收集并输送。PEM电解槽的电流密度更大，通常在10000 A/m2以上。保定PEM电解水制氢设备产量
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。包头PEM电解水
我国的电解水制氢技术起源于苏联设备，对其商业应用需追溯到 19 世纪 90 年代。国内大规模的电解水制氢技术以碱水电解制氢为主，该种设备技术流程简单，操作方便，各项技术指标接近国际水准。碱性水电解通常采用 KOH 作为电解液，电解质的质量浓度一般为 20%－30%以保证电解液具有较高的电导率，并且电解槽需要强制对流。较高的电解槽温度有利于降低电极反应的过电位和溶液的电阻，但会加剧材料的腐蚀。故电解槽的温度应综合考虑以上两个方面，当前，工业化碱性水电解槽一般在 85℃~95℃下运行。电解槽内的压力也会对整个水电解过程产生影响。通过加压可以减少电解槽内气体体积，使气体停滞时间缩短，从而提高电解槽内电解液的电导率，当前工业化碱性电解槽工作压力在 3.2MPa 以内。同时高压设备无需使用费用较高的氢气压缩机，能够减少启动成本，近一些高压设备已经开始得到发展。包头PEM电解水
