用于隔绝阴极和阳极的隔膜是碱性电解槽最为核心的部件之一，其性能直接决定电解槽的工作效率、安全性、产出氢气纯度等关键因素。碱性制氢隔膜经历了三代发展，第一代是石棉隔膜，现已被淘汰；第二代是PPS（聚苯硫醚）隔膜，是目前应用主流；第三代是复合隔膜，被视为未来趋势。
全球碱性电解槽隔膜主要企业有比利时爱克发AGFA和日本东丽。其中日本东丽主要生产碱性电解槽PPS隔膜，比利时爱克发AGFA生产碱性电解槽复合隔膜。中国布局碱性电解复合隔膜的企业包括碳能科技、宁波中科氢易膜科技、广州市刻沃刻科技、北京元泰能材科技等。其中碳能科技与隆基氢能共同出资成立合资公司，为隆基氢能主要隔膜供应商，公司具有一定先发优势，且已实现规模化生产。
中国电解槽多使用二代PPS膜，30℃条件下其面电阻在1.0Ω/cm2以上，国产三代复合隔膜在0.4Ω/cm2左右，而国外三代复合隔膜在0.1-0.3Ω/cm2之间，国内外有较大差距。国内也有头部复合隔膜厂商已配套1000标方电解槽案例，但市场占比与PPS隔膜相比仍有较大差距，大规模应用还需时间验证。
2023年中国碱性电解槽隔膜需求规模1.60亿元，同比增长53.8%；2024年上半年中国碱性电解槽隔膜需求规模0.73亿元，同比增长-8.7%。
国家发改委氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）明确指出，氢能是未来社会国家能源体系的重要组成部分，到2025年，可再生能源制氢量达到10万-20万m2/年，按照这个数据来估算，假设未来可再生能源制氢全部采用碱性电解槽（1000Nm3/h），经过测算，中国隔膜市场需求将达到60万-100万m2。

未来隔膜所用的材料会在复合隔膜的基础上，朝着研发具有更高抗腐蚀性、防止氢氧交叉渗透以及更高离子电导率隔膜方向发展，在有效降低能耗的同时，尽可能提高氢气纯度。