氢气发生器原理上是电解制氢，具体区别是核心部件电解槽类型：碱电解槽、基于离子交换技术的高分子薄膜电解槽、固体氧化物电解槽。在实验室中用氢气发生器使用的碱电解槽制造氢气，用高分子薄膜电解槽制造氢气。
1.使用碱性电解槽制氢
碱电解槽是一种常用、技术成熟、经济的电解槽，操作方便，目前应用广泛，但存在效率低的缺点。
碱电解槽主要由电源、电解槽箱、电解液、阴极、阳极和横膈膜组成。电解液均为氢氧化钾溶液(KOH)，浓度为20%~30%；横膈膜主要由石棉制成，主要起到分离气体的作用，但两个电极主要由金属合金制成。
氢气发生器的碱电解槽制造氢气的主要原理是，在阴极水分子分解为氢离子(h)和氢氧根离子（OH-)，氢离子得到电子生成氢原子，进而生成氢分子（H2)。氢离子(OH-)在阴、阳极之间的电场作用下通过多孔的横膈膜到达阳极，在阳极失去电子生成水分子和氧分子。
用碱电解槽制氢的特点是氢氧化物离子(OH-)在阴、阳极间的电场力作用下穿过多孔横膈膜。
2.聚合物薄膜电解槽制氢
用聚合物薄膜电解槽制氢气制造(PEM)，在一些地方又称为固体高分子电解质)SPE)水电解制氢。该原理不需要电解液，只需要纯水即可，比碱电解槽安全，电解槽效率可达85%以上，但氢发生器在电极中使用铂等贵重金属，薄膜材料也是昂贵的材料，因此PEM电解槽目前难以大规模使用。
其工作的主要原理是，去离子水供给到膜-电极组装体，在阳极侧反应而析出氧、氢离子、电子；氢气发生器的电子通过电路传递到阴极，氢离子以水合的形式(HXH20)通过离子交换膜传递到阴极，在阴极中氢离子和电子重新结合形成氢气的同时，水的一部分也输送到阴极。
由聚合物电解槽制造氢气的特点是氢离子(h)在阴、阳极间的电场力作用下穿过离子交换膜。
