PEM水電解槽以固體質子交換膜PEM為電解質，以純水為反應物。由于PEM電解質氫氣滲透率較低，產生的氫氣純度高，僅需脫除水蒸氣，工藝簡單，安全性高；電解槽采用零間距結構，歐姆電阻較低，顯著提高電解過程的整體效率，且體積更為緊湊；壓力調控范圍大，氫氣輸出壓力可達數(shù)兆帕，適應快速變化的可再生能源電力輸入。

PEM電解槽原理

電解槽主要結構類似燃料電池電堆，分為膜電極、極板和氣體擴散層。

PEM電解槽的陽極處于強酸性環(huán)境（pH≈2）、電解電壓為1.4~2.0 V，多數(shù)非貴金屬會腐蝕并可能與PEM中的磺酸根離子結合，進而降低PEM傳導質子的能力。