在上游制氢行业，电解水制氢是最清洁高效的制氢方式，未来也会成为最主要制氢方式。根据电解槽隔膜材料的不同，行业内通常将水电解制氢分为碱性水电解（AE）、质子交换膜（PEM）水电解以及高温固体氧化物水电解（SOEC）。目前应用最广泛的技术方式是碱性水电解制氢与PEM电解制氢。碱性电解水技术是以KOH、NaOH水溶液为电解质，采用石棉布等作为隔膜，在直流电的作用下，将水电解成氢气和氧气。PEM制氢设备
在阴极，水分子被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子；氢氧根离子则在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横膈膜，到达阳极，在阳极失去电子生成水分子和氧分子。
与碱性电解池相比，PEM电解池用质子交换膜代替了石棉膜，传导质子，并隔绝电极两侧的气体，避免了碱性电解液所带来的缺点。同时，PEM电解池的体积更为紧凑，结构方面零间隙，极大降低了电解池的欧姆内阻，提升了整体性能。
PEM制氢采用的是质子交换膜固体电解质，产生的气体无需进行脱碱处理，且分子级微孔的离子膜厚度很小，不易产生氢反渗透。PEM型只需要纯水，不需任何添加物，没有腐蚀性液体，从而对坏境无污染，同时气体纯度也高；而传统碱性电解液中需要添加15%NaOH或30%KOH，因此电解液腐蚀性强，易产生冲液污染负载管路。PEM型的催化电极属于分子级微孔，紧贴于离子膜两边及其内部孔道间，是一种零极距催化电极，它的优点是反应面积大，转换效率高；而传统碱性的电极间有小距离限制，极间电阻大，导致电流变大，发热量高，转换效率低。PEM型的电解槽内两级室的集电器结构紧密且有弹性，从而使得电解槽重量轻、体积小，重量仅是相同产氢量的普通电解槽的1/3，优点是零极距，槽内阻小；而传统碱性电解槽内极室的集电器没有弹性，从而电能热损失高，转换效率低。
PEM电解水制氢的系统响应速度快，适应动态操作，这非常适用于可再生能源如风能、太阳能输电的不均匀性、间歇性、波动性。
从技术角度考虑，其采用的电解池结构紧凑、体积小、利于快速变载，电解槽效率高、得到的气体纯度高、所需能耗低，安全可靠性也同时得到大大提高，更适合可再生能源的波动性，因此，PEM水电解技术被誉为制氢领域极具发展前景的水电解制氢技术之一。但PEM电解水技术的缺点在于成本较高，这主要是因为催化剂用到贵金属铂成本一时难以降低，在这一点上PEM制氢与氢燃料电池面临的问题是一样的。如何降低催化剂的铂载量或寻找新的低成本的替代材料，也是当前行业需要研究并攻克的关键技术问题。 PEM制氢设备
