水电解制氢技术早在18世纪初就已开发，是获得高纯度氢的传统方法。其工作原理是：将增加水导电性的酸性或碱性电解质溶入水中，让电流通过水，在阴极和阳极上分别得到氢和氧。电解水所需要的能量有外加电能提供。为了提高制氢效率，采用的电解压力为3.0～5.0 MPa。由于电解水的效率不高且消耗大量的电能，利用常规能源生产的电能来大规模电解水制氢显然不合算。
电解池是电解制氢过程的主要装置，决定电解能耗技术指标的电解电压和决定制氢量的电流密度是电解池的两个重要指标。电解池的工作温度和压力对上述电解电压和电流密度两个参数有明显影响。由于池内存在如气泡、电阻、过电位等因素引起的损失，使得工业电解池的实际操作电压高于理论电压（1.23 V），大多在1.65～2.2 V之间，电解效率一般也只有50%～70%，使工业化的电解水制氢成本仍然很高，很难与矿物燃料为原料的制氢过程相竞争。
