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

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，因此設備對于價格昂貴的貴金屬材料如銥、鉑、鈦等更為依賴，導致成本過高。

PEM電解水制氫技術基本成熟，進入了商業(yè)化早期階段。

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

PEM電解槽內的陽極材料需要在酸性環(huán)境下工作，環(huán)境條件非?？量?，所以需要耐腐蝕、耐強氧化環(huán)境，同時又能導電，且提高反應速度的材料（特別注意金屬易被腐蝕,導致金屬離子浸出,污染膜電極）

PEM水電解制氫技術具備快速啟停、能匹配可再生能源發(fā)電波動性等優(yōu)勢。