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。家庭热电联供和工业应用领域对低碳氢的需求也在不断增长。PEM电解水制氢张家口
三种制氢路线：“成本”短期制约，“可持续”长期。氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三类。其中电解水制氢是利用水的电解反应制备氢气的技术，可再生电力制氢称为“绿氢”，是零碳排、可持续的“路线”，但目前成本仍是制约其普及的瓶颈因素，其规模化应用需要产业链各环节推动降本。影响单位制氢成本的主要因素包括电价、单位电耗、设备单价、运行寿命等因素。随着后续风光发电LCOE下降、电解槽量产降本、效率提升和寿命增加，电解水制氢成本有望逐步接近工业副产氢甚至煤制氢，实现经济性。包头pem电解水制氢规模水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。
灰氢是指通过化石燃料（如煤炭、石油、天然气等）燃烧或重整制取的氢气。在生产过程中，会释放大量的二氧化碳，因此被称为“灰氢”。这种制氢方式成本较低，但对环境影响较大，是目前全球主要的氢气生产方式。蓝氢是在灰氢的基础上，应用碳捕集与封存技术（CCUS），将生产过程中产生的二氧化碳捕获并封存，从而减少碳排放。虽然蓝氢的碳排放强度相对较低，但由于需要额外的碳捕集和封存技术，其生产成本较高。绿氢目前没有统一定义，国内俗称的绿氢就是可再生氢，即通过使用可再生能源(例如太阳能、风能、核能等非化石能源)制造的氢气。现阶段电解水是主要的将这些外部能源吸收并生产出氢气的方式，力争实现零碳排放。
虽然碱性水电解工业化比较成熟，但其缺点也很明显，首先，效率低，即使有隔膜的存在，阳极生成的氧气也会扩散到阴极，扩散到阴极的氧气又被还原成水，使得电解效率变低，而且穿越到阴极的氧气会带来很严重的安全隐患。其次，电解器能承受的电流密度有限，因为液体电解质和隔膜存在，使得电解器难以在高电流密度的条件下运行。再次，由于采用液体电解质，高压条件下运行也难以实现，不利于运行管理。虽然碱性电解水技术有明显的不足，但是其应用成本低，仍是工业应用中的重点。目前越来越多的精力去研究开发碱性条件下的固体电解质聚合物薄膜代替溶液电解质和隔膜，实现碱性离子隔膜水电解（AEMWE，anion exchange membrane water electrocatalysis），能有效弥补传统碱性水电解的不足。在传统制氢方法中，煤与天然气重整等化石能源制氢是现今工业制氢的主流。
水电解制氢的效率取决于所需的电压和实际消耗的电能。理想情况下，水电解制氢只需要1.23 V的电压，这是水分解为氢气和氧气所需的小热力学势差。但实际上，由于电极材料、电解质、温度、压力、反应动力学等因素的影响，水电解制氢需要更高的电压才能进行，一般在1.8~2.4 V之间。因此，水电解制氢的效率一般在50~80%之间。水电解制氢是一种可利用可再生能源（如太阳能、风能等）产生清洁氢气的方法，具有环境友好和碳中和的潜力。但也面临着技术挑战和经济竞争力等问题，需要进一步的研究和发展。绿氢将替代煤成为主要的原料来源。枣庄专业电解水制氢设备产量
电解水制氢的方法包括碱性电解水、质子交换膜电解水和固体氧化物电解水等。PEM电解水制氢张家口
理论分解电压：不计任何损耗，只考虑水的自由能变化(电功)，该电压用于克服电解产生的可逆电动势电解水的理论分解电压是1.23V。不过在实际操作中，由于电极极化、溶液电阻等因素，实际分解电压往往大于理论分解电压。实际分解电压：一般在1.8-2.0V左右。超电压：电流通过电极时产生极化现象，使电极电位偏离平衡值，此偏离值即为超电压。产生原因：(1)浓差极化:电极过程某些步骤迟缓，使电极表面附近的反应物离子浓度低于电解液中的浓度，电极电位偏离平衡电位。高电流密度下容易出现，但实际电解温度较高且循环，所以可忽略不计。(2)活化极化:参加电极反应的某些粒子缺少活化能来完成电子转移，使阳极上氧化反应难以释放电子，阴极上还原反应难以吸收电子，电极电位偏离平衡电位。低电流密度下容易出现。PEM电解水制氢张家口
