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En bref, l'électrolyseur PEM peut fonctionner à des densités de courant élevées (plusieurs ampères par cm2) grâce à la faible résistance interne d'une fine membrane acide conductrice d'ions (une membrane échangeuse d'ions). Le principal inconvénient est que le système acide nécessite des catalyseurs en métaux nobles sur les deux électrodes et des revêtements coûteux en métaux nobles sur les plaques bipolaires et les supports d'électrodes.

L'électrolyseur alcalin ne nécessite pas de métaux nobles, ni pour les catalyseurs ni pour les plaques bipolaires, mais il souffre d'une résistance interne plus élevée parce qu'il n'a pas de fine membrane conductrice d'ions. Malgré de nombreuses années de recherche, aucun groupe de recherche ni aucune entreprise n'a réussi à mettre au point une membrane échangeuse d'ions satisfaisante pour le système alcalin. Toutes les tentatives souffrent d'une conductivité nettement inférieure et d'une mauvaise stabilité. Jusqu'à présent, les électrolyseurs alcalins sont équipés de membranes poreuses épaisses présentant une résistance spécifique nettement plus élevée, ce qui limite pratiquement la densité de courant à une fraction d'ampère par cm2.