氢气发生器通过压缩机对空气(或其他气体)进行压缩，储存在储气罐中，以便使用。主要有压缩机、储气罐、过滤器、干燥室等主要部分组成。
在实验室中，高纯度的氢气被应用于GC（气相色谱）、GC-MS（气质联用），ELSD（蒸发光散射检测器）等仪器上。为确保这些仪器的使用寿命和检测精度，需要实验室提供高纯度的氢气，水由氢元素和氧元素组成，其分子式为H2O。因此，实验室通常采用电解水来生产氢气。其反应式为：
2H2O→2H2+O2
商品应用的氢气发生器主要包括一个电解池和一对电极。在电流作用下，阳极会汇集氧气，阴极会汇集氢气。电极连接有气液分离装置，将汇集到的气体通过管道输出。常见的电解方法主要是碱性电解水法和质子交换膜法。碱性电解水法在耐腐蚀的电解池中盛有约15%的NaOH或KOH溶液，碱液可以增加水的电导率，提高电解效率，又避免了酸性溶液或盐溶液对电极的腐蚀和副产物的形成。质子交换膜法在电解池中放置的是纯水，并使用质子交换膜将阳极和阴极分开。在电流作用下，氢离子（即质子）可以通过交换膜向阴极移动并生成氢气，而其他的离子则会被膜阻挡并被排出。
氢气发生器要求使用去离子水作为进水。自来水中的各种杂质离子的含量较高，这些杂质在电解时会产生副产物，影响生产氢气的纯度并减少电极使用寿命。而且自来水通常会采用次氯酸等强氧化剂进行消毒，这些强氧化剂对电极和电解池（特别是质子交换膜）有很大的腐蚀性，会影响氢气生产效率和仪器使用寿命。
