A produção de hidrogênio por eletrólise da água baseia-se na decomposição eletrolítica da água em hidrogênio e oxigênio. O processo converte energia elétrica em energia química.

• O componente principal é um eletrolisador equipado com um ânodo, um cátodo e um eletrólito, que pode ser aquoso ou sólido.
• Após a aplicação de corrente contínua, as moléculas de água ganham elétrons no cátodo e sofrem redução, gerando gás hidrogênio. Reação no cátodo: 2H₂O 2e⁻ → H₂↑ 2OH⁻.
• No ânodo, as moléculas de água perdem elétrons e sofrem oxidação para produzir gás oxigênio. Reação no ânodo: 2H₂O − 4e⁻ → O₂↑ 4H⁺.
• A reação global é 2H₂O → 2H₂↑ O₂↑. O eletrólito conduz íons e permite reações eletroquímicas contínuas.

É necessária uma fonte de alimentação de corrente contínua estável para fornecer energia elétrica para a eletrólise.

A seleção do eletrólito afeta a eficiência da reação, sendo os tipos comuns o eletrólito alcalino, a membrana de troca de prótons e o eletrólito de óxido sólido.

A temperatura e a pressão de operação são ajustadas de acordo com o tipo de eletrólito para otimizar a eficiência da eletrólise e a pureza do gás.