Die drei bereits verfügbaren Elektrolyseur-Typen unterscheiden sich hinsichtlich ihres Einsatzbereiches, der möglichen Anlagengrößen und der Systemkosten:

Alkalie-Elektrolyseure (AEL)

• Marktführer (bisher größte installierte Gesamtkapazität)
• Höchste technologische Reife
• Apparatekosten sind niedriger als bei anderen Elektrolyseuren

Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (PEMEL)

• seit Anfang des 21. Jahrhunderts auf dem Markt (Hohe technologische Reife)
• vielversprechend für den Einsatz bei fluktuierender erneuerbarer Energie aufgrund hoher Lastflexibilität 
• hohe Systemkosten (hohe Investitionskosten) u.a. aufgrund der Verwendung von Edelmetalkatalysatoren

Hochtemperatur (Feststoffoxid)-Elektrolyseure (SOEL)

• geringste technologischer Reife aufgrund hoher Temperaturbelastung und geringerer Betriebsdauern
• ermöglicht Nutzung von Abwärme zur Reduktion des Strombedarfs
• System- und Wartungskosten noch höher als bei der Niedertemperaturelektrolyse

Der Elektrolyt

Der Elektrolyt enthält freie Ionen und kann eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. Alkalische Elektrolyseure (AEL) verwenden z. B. eine flüssige Kaliumhydroxidlösung als Elektrolyt. Die alkalische Wasserelektrolyse ist ein weit verbreitetes Verfahren, das bereits seit 100 Jahren kommerziell genutzt wird. PEM-Elektrolyseure verwenden einen festen Polymerelektrolyten, der semipermeabel für Protonen und von Wasser umgeben ist. Die Membran besteht aus einem Ionomer mit hoher Ionenleitfähigkeit (ein thermoplastisches Polymer, genauer gesagt eine perfluorierte Sulfonsäure). SOEL Elektrolyseure verwenden einen festen Oxidelektrolyten der bei hohen Temperaturen Sauerstoffionen leitet.

Die Elektroden

Die Elektroden von AEL bestehen meist aus stromführenden Metallblechen aus Nickel oder Edelstahl. PEM-Elektrolyseure haben Kathoden aus Grafit, die mit  Edelmetallen wiePlatin,  Iridium, Ruthenium oder Palladium besetzt sind. Meistens wird Iridiumoxid für die Anode verwendet. Die Forschung versucht, den Einsatz von Iridium (beispielsweise durch Dotierung) zu reduzieren, da es bei einer großtechnischen Anwendung der PEM-Elektrolyse zu einer Ressourcenknappheit und hohen Kosten führen könnte

Ein Vorteil für alkalische Elektrolyseure ist die Möglichkeit, das Nicht-Edelmetall Nickel als Elektrodenmaterial zu verwenden. Dadurch können die Investitionskosten niedrig gehalten werden. Auch der Einsatz von anderen Nicht-Edelmetallen wie Edelstahl wird untersucht. Zusätzlich werden Legierungen wie Aluminium, Eisen, Kobalt oder Molybdän als Katalysatormaterial eingesetzt.

Solare thermochemische Wasserstofferzeugung

Dieser neuartige Prozess wird gerade erforscht und basiert auf der Idee, hohe Temperaturen von konzentriertem Sonnenlicht zu nutzen, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Für den Prozess werden Chemikalien wie z.B. Cerium oder Kupferchlorid benötigt, die jedoch in jedem Zyklus wiederverwendet werden, um einen geschlossenen Kreislauf zu schaffen.