PEM電解槽運行時，水分子在陽極側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，生成氧氣和質(zhì)子。

隨后，電子通過外電路轉(zhuǎn)導(dǎo)至陰極，質(zhì)子在電場的作用下，通過質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)至陰極，并在陰極側(cè)發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子生成氫氣，反應(yīng)后的氫氣和氧氣將通過陰陽極的雙極板收集并輸送。

和堿性電解水制氫技術(shù)相比，PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。

PEM電解槽的電流密度更大，通常在10000 A/m2以上。

PEM電解槽的產(chǎn)氫純度通常在99.99%左右。由于PEM電解槽使用純水作為電解原料，產(chǎn)生的氫氣中不會帶入堿霧，有利于提升氫氣品質(zhì)。

另外，質(zhì)子交換膜的氣體滲透率低，這有助于避免氫氣和氧氣的氣體交叉滲透現(xiàn)象。

PEM電解槽無需嚴格控制膜兩側(cè)壓力，具有快速啟動停止和快速功率調(diào)節(jié)響應(yīng)的優(yōu)勢，適用于可再生能源發(fā)電波動性輸入

PEM電解水制氫技術(shù)目前設(shè)備成本較高，PEM電解槽的單位成本仍然遠高于堿性電解槽。

由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行，因此設(shè)備對于價格昂貴的貴金屬材料如銥、鉑、鈦等更為依賴，導(dǎo)致成本過高。

PEM電解水制氫技術(shù)基本成熟，進入了商業(yè)化早期階段。

但PEM電解水制氫技術(shù)仍然存在成本高的問題，包括質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴散層與雙極板等關(guān)鍵技術(shù)，進一步降低成本。