A eletrólise consiste em três níveis de arquitetura: a célula, a pilha e a unidade de produção. A célula eletrolítica é composta por dois elétrodos metálicos condutores (o ânodo e o cátodo), ligados a um gerador de corrente contínua e separados por um eletrólito que pode ser uma solução aquosa ou uma membrana.
Montadas em conjunto, as células formam pilhas, frequentemente construídas em série, que, juntamente com equipamento auxiliar (comandos elétricos, tratamento de água, tubagem, compressor, etc.) formam as unidades de produção de eletrólise.
Utilizada desde o início do século XX, nomeadamente para a produção de amoníaco e cloro, os eletrolisadores alcalinos são os mais maduros. Na ausência de materiais preciosos, os custos de investimento são relativamente baixos. Apesar dos avanços na reatividade e na produção pressurizada, a alcalina oferece menos flexibilidade do que as suas alternativas, perspetivas mais limitadas de redução de custos, e requer mais manutenção.
A tecnologia PEM foi desenvolvida nos anos 60 em resposta às limitações operacionais dos eletrolisadores alcalinos, nomeadamente o seu tamanho, e ao problema da reciclagem do potássio. Altamente flexíveis e compactos, os PEM também reduzem os custos de manutenção. Mais caros que a alcalina, os PEM beneficiarão de efeitos de escala, produção em massa e melhores conhecimentos, a fim de se tornarem mais competitivos e, em particular, para melhorar a utilização de metais preciosos e aumentar a vida útil das pilhas de eletrólise.
Na presença de uma fonte de calor, parte das necessidades energéticas da reação é fornecida por vapor de água. Utilizando a cerâmica como eletrólise, as SOEC reduzem os custos de investimento, abrem a possibilidade de co-eletrólise da água e do CO2 para a produção de eletrocombustível, e podem ser utilizadas em modo inverso para produzir eletricidade. No entanto, as SOEC continuam a ter um tempo de vida muito limitado e precisam de demonstrar a sua capacidade para oferecer uma solução comercial.
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