水电解装置因电解质的不同而异，碱性溶液和质子交换膜是最好的电解质，如图4－2所示为质子交换膜电解质。

阳极化学反应：

阴极化学反应：

总反应：

做燃料电池和做电解池在电极制造上通常有些差别，燃料电池的电极应有利于气体吸纳，而电解池需要尽快排出气体。燃料电池阴极产生的水应随时排出，以免阻塞气体通道，而电解池的阳极必须被水淹没。

燃料电池中的质子交换膜必须含有足够的水分才能保证质子的传导。但水含量又不能过高，否则电极被水淹没，水阻塞气体通道，燃料不能传导到质子交换膜参与反应。如何保持良好的水平衡关系是燃料电池设计的重要课题。为保持水平衡，电池正常工作时排水口打开，在电解电流不变时，燃料供应量是恒定的。若负载选择不当，电池输出电流太小，未参加反应的气体从排水口泄漏，燃料利用率及效率都低。在适当选择负载时，燃料利用率约为90%。