Die AEL spaltet, wie auch die anderen Wasserelektrolysearten Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Dabei wird eine alkalische Lösung, die durch die enthaltenen OH- Ionen den elektrischen Strom leitet, als Elektrolyt verwendet. Ein gasundurchlässiges Diaphragma ermöglicht eine Ladungsaustausch durch die Ionen, ohne dass sich die beiden entstehenden Gase mischen können. Sauerstoff entsteht an der Anode und der Wasserstoff an der Kathode, welche durch das Diaphragma räumlich voneinander getrennt sind. Typischerweise werden Elektroden in sogenannten „Stacks“ angeordnet, die mehrere Elektrodenpaare zu einer größeren Einheit kombinieren.

Die AEL ist die am längsten etablierte Art der Elektrolyse und daher technisch vergleichsweise ausgereift. Sie zeichnet sich außerdem durch ihre hohe Langzeitstabilität und vergleichsweise geringen Investitionskosten aus. Allerdings sind die Drücke, mit denen der Wasserstoff gewonnen werden kann, eher gering (1-30 bar), die Empfindlichkeit für CO₂ ist hoch und die Kaltstartzeit beträgt etwa 50 Minuten.

Eine deutlich kürzere Kaltstartzeit von etwa 15 Minuten hat die PEMEL, die durch die festen Polymerelektrolyten eine weniger komplexe Peripherie aufweist. Außerdem ermöglicht es diese Technologie sehr reinen Wasserstoff herzustellen und höherer Drücke zu erreichen, als die AEL. Hier ist die Membran semipermeable für Protonen, sie lässt also selektiv von H⁺ Ionen passieren.

Der größte Nachteil sind die benötigten katalytisch aktiven Bestandteile der Elektroden. Diese bestehen aus Platin und Iridium, welche sehr selten und damit teuer sind. Dadurch ergeben sich deutlich höhere Investitionskosten.

Die AEMEL ist eine deutlich jüngere Technologie, die Versucht die Vorteile der beiden vorhergenannten Elektrolysearten zu verknüpfen und zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau, sowie durch edelmetallfreie Katalysatoren aus. Herausforderungen in der Technologie gibt es noch bezüglich der Ionenleitfähigkeit und der Langzeitstabilität. Außerdem ist diese sensibler gegenüber Drückschwankungen.

Bei de Hochtemperatur-Elektrolyse (HTEL) wird anstelle des flüssigen Wassers Wasserdampf verwendet und wird bei Temperaturen zwischen 500 und 1000 °C durchgeführt. Dadurch kann ein Teil der nötigen Energie über Wärme in das System eingebracht werden und ermöglicht einen erhöhten elektrischen Wirkungsgrad. Meist werden für diese Technologie Festoxid-Elektrolyte (engl. Solid Oxide Electolyte; SOEL) verwendet, die sauerstoffionenleitend sind. Die HTEL kommt aufgrund der erhöhten Temperatur und der daraus resultierenden verbesserten Reaktionskinetik meist ohne Edelmetalle für die Katalyse der Elektrodenreaktionen aus.