PEM(Proton exchange membrane)是質子交換膜電解水技術的簡稱。

和堿性電解水制氫技術不同，PEM電解水制氫技術使用質子交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質（30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液），并使用純水作為電解水制氫的原料，避免了潛在的堿液污染和腐蝕問題。

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

隨后，電子通過外電路轉導至陰極，質子在電場的作用下，通過質子交換膜傳導至陰極，并在陰極側發(fā)生還原反應，得到電子生成氫氣，反應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相比，PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優(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，產生的氫氣中不會帶入堿霧，有利于提升氫氣品質。

另外，質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壓力，具有快速啟動停止和快速功率調節(jié)響應的優(yōu)勢，適用于可再生能源發(fā)電波動性輸入