电解水制氢的基本原理是在直流电的作用下，水分子在电解槽中被分解成氢离子和氢氧根离子，氢离子在阴极得到电子还原成氢气，而氢氧根离子在阳极失去电子氧化成氧气。碱性电解水制氢：原理：利用碱性电解质（如氢氧化钾或氢氧化钠）作为导电介质，在电解槽中进行水电解。特点：技术成熟稳定，成本相对较低，但反应速度较慢，能量效率相对较低，且产生的氢气纯度不高，需要进行后续处理。应用：适用于大规模工业制氢，尤其是在电力成本较低的地区。常见的电解水制氢设备包括碱性电解水制氢设备、酸性电解水制氢设备和固体氧化物电解水制氢设备。电解水制氢设备构造图山西
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。张家口小型电解水制氢设备电解水制氢系统主要由电解槽、电源系统、气体分离与纯化系统、冷却系统以及控制系统等组成。
目前，我国的PEM电解槽发展和国外水平仍然存在一定差距，国内生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模大约在260标方/小时，而国外生产的PEM电解槽单槽比较大制氢规模可以达到500标方/小时。PEM电解水制氢系统由PEM电解槽和辅助系统(BOP)组成。PEM电解槽由质子交换膜、催化剂、气体扩散层和双极板等零部件组装而成。电解槽的基本组成单位是电解池，一个PEM电解槽包含数十至上百个电解池。质子交换膜电解槽成本中45%是电解电堆、55%是系统辅机；其中电解电堆成本中53%是双极板；膜电极成本由金属Pt、金属Ir、全氯磺酸膜和制备成本四要素组成。由于PEM电解槽的质子交换膜需要150-200微米，在加工的过程中更容易发生肿胀和变形，膜的溶胀率更高，加工难度更大，主要依赖于国外产品。
碱性电解水制氢设备主要有电气部分、电解槽、分离框架、纯化系统、冷却系统、补水配碱系统、氮气吹扫系统、压缩空气系统组成。1、电气部分主要包括：电压器、整流柜、控制柜、配电柜。变压器：把前端高压电（比如10KV）变成适合电解槽使用的电压。整流柜：电解槽电解时使用的是直流电，整流柜将交流转换成直流。控制柜：控制系统实行PLC自动控制，设置人机界面。主要由PLC系统、仪表、继电器等组成，是整个制氢和纯化设备的控制中心。配电柜：给系统内循环泵、补水泵等供电。PEM电解水制氢是制取绿氢的主要技术路线之一，与可再生能源适配度高，是极具潜力的制氢技术。
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。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。安阳附近电解水制氢设备
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。电解水制氢设备构造图山西
从目前国内外绿氢产能和项目分布来看，我国绿氢产业处于快速起步阶段，光伏制氢的装机和应用规模在近几年集中爆发，正在运行的电解槽制氢系统多为全新产品或处于设计寿命期内，尚未出现大批量的性能衰减故障或退役等可靠性问题。因此目前国内厂商主要关注制氢系统的能耗、成本等产品参数，电解槽及系统的性能退化与可靠性等方面尚未引起普遍重视。国产制氢系统的一些关键零部件，尤其是电解槽隔膜和电极的产能和技术主要来自进口，由于材料和技术受限，多数中小型制氢系统厂商缺乏关键材料和零部件的检验检测能力，一些大型企业虽然具备一定的测试能力，从行业整体来看仍处于初级阶段，并且新老技术上存在严重脱节。电解水制氢设备构造图山西
