שיטת ההכנה המרכזית למחוללי מימן- היא אלקטרוליזה של מים. עקרון העבודה שלו כולל שימוש בזרם ישר במתח נמוך- כדי לאלקטרוליזה של מים (H2O) ליצירת תערובת של מימן וחמצן (כלומר, גז בראוני). תהליך זה מתבצע בדרך כלל בתא אלקטרוליטי המכיל אלקטרוליטים כגון אשלגן הידרוקסיד (KOH) או נתרן הידרוקסיד (NaOH), ומורכב ממודול כוח, תא אלקטרוליטי, מערכת הפרדת נוזלים בגז והתקן בקרת בטיחות.
אלקטרוליזה של מים לייצור מימן כוללת בעיקר אלקטרוליזה אלקלית (AE), אלקטרוליזה של ממברנות פרוטונים (PEME) ואלקטרוליזה של תחמוצות מוצקות (SOE). בין אלה, טכנולוגיית SOE משתמשת באלקטרוליזה בקיטור, פועלת בטמפרטורות גבוהות, ובאופן תיאורטי יש לה את היעילות האנרגטית הגבוהה ביותר, אך טכנולוגיה זו נמצאת עדיין בשלב המחקר והפיתוח במעבדה.
בארצי, היישום התעשייתי של טכנולוגיית אלקטרוליזה מים מאופיין ב-AE כשיטה העיקרית וב-PEME כשיטה משלימה. המדינה שלי מחזיקה בנתח משמעותי מהשוק העולמי של ציוד לייצור מימן אלקטרוליזה אלקליין (AE). עם אנרגיה מתחדשת-אלקטרוליזת מים לייצור מימן שצפויה להפוך לשיטה המרכזית בעתיד, טכנולוגיית ייצור מימן אלקטרוליזה מים אלקליין מתפתחת בהדרגה לקראת קיבולות גדולות יותר. ציוד לייצור מימן PEME ברמת MW- נמצא כעת בפיתוח וצפוי להיות מושק לשוק תוך 1-2 שנים.
לגבי טכנולוגיית ייצור מימן מסוג AE, ההתמקדות היא בפיתוח אלקטרודות קטליטיות קטליטיות של מימן וחמצן פעילים מאוד- וארוכי חיים, עמידות חדשה לגז-, עמידות- נמוכה וידידותיות לסביבה; אופטימיזציה של עיצוב מבנה שדה הזרימה של אלקטרוליזרים; ופיתוח אלקטרוליזרים-אפס, ציוד לייצור מימן-בלחץ גבוה, ומערכות לייצור מימן באנרגיה מתחדשת-בקנה מידה גדול. לגבי טכנולוגיית ייצור מימן PEME, ההתמקדות היא בפיתוח זרזי מתכת-בעלי ביצועים גבוהים-יקרים{10}}נמוכים, אלקטרודות ממברנות עמידות- גבוהה וממברנות חילופי פרוטונים מתוצרת מקומית; וחוקר טכנולוגיות ניהול תרמי של-MW-וטכנולוגיות{13}}ניהול תרמי. במהלך תקופת תכנית החומש ה-14-, ההתמקדות תהיה בקידום ההדגמה והיישום של טכנולוגיית ייצור מימן AE עם קיבולת- גדולה, תוך התמקדות בהתמודדות עם אתגרים מרכזיים בטכנולוגיית הפקת מימן PEME, וחיזוק היישום המשולב של שתי הטכנולוגיות והדגמה של מערכות אלקטרו-מימן.
לאלקטרוליזה של מים לייצור מימן יש היסטוריה ארוכה, שהתממשה לראשונה בשנת 1800, כאשר האלקטרוליזטור התעשייתי הראשון הופיע בשנת 1902. אבני דרך מרכזיות בהתפתחות הטכנולוגית המודרנית כוללות: שיפור ממברנות חילופי פרוטונים של DuPont בשנת 1962; ההשקה של NEL של אלקטרוליזרים אלקליינים ללא-אסבסט ב-1988; ופיתוח טכנולוגיית אלקטרוליזרי PEM לקראת מוצרי אנרגיה ברמת -MW מאז המאה ה-21.
