氫氣分離膜的原理是讓氣體通過選擇性的透過膜表面，這種選擇性是由于氣體在膜的內外側分壓差的存在而產生的。這個壓差越大，氣體通過膜的速率就越高。
每種氣體的透過速率取決于它們在膜材料中的溶解度以及擴散速率。溶解度高的氣體通過膜的速率比溶解度低的氣體更快。例如，水蒸氣、氫氣、二氧化碳等氣體能夠透過膜，而甲烷、氮氣、一氧化碳等氣體則滯留在膜的滯流側被富集。通過選擇適當的膜材料和設計合適的工藝參數，可以實現選擇性的氣體分離，從而達到節能的目的。不同的膜材料具有不同的分離特性，因此在選擇膜材料時需要根據氣體的性質和分離要求進行選擇。
氫氣可以通過蒸汽轉化和水煤氣變換反應，或者作為其他反應的副產物被生產出來。氫氣的主要用戶是煉油廠和氨、甲醇生產工廠。氫氣也可以在許多化學反應中被使用。在這些反應中，通常不能將氫氣完全消耗，因此可以使用氫氣回收膜來提取和回收氫氣。氫氣回收膜不僅可以提供高純度的氫氣，還可以在提高收率的同時降低能耗。
