電解水制氫技術的發展對于加快實現全球碳中和目標具有重要意義。然而，堿性介質中緩慢的析氫/析氧反應動力學過程目前是阻礙該技術發展的瓶頸問題。基于此，本文首先綜述了堿性環境下析氫反應與析氧反應不同的動力學理論機制，總結了針對改善動力學反應過程的理論設計策略。隨后，介紹了目前電解水催化劑的設計理念及方向。對新興的“綠氫”技術而言，探索在高電流密度下高性能電催化劑對這項技術在工業化應用推廣中起著核心作用。同時，大規模合成策略是輔助合成工業電極的關鍵技術。進一步，我們在推進“綠氫”工業化應用的基礎上總結了目前常用三種電解槽，介紹了目前電解槽設計的局限性及對應解決方案。總之，深入研究適用于堿性環境中的工業電催化劑、商業膜或電解槽的設計，提高對工業設計原則的理解，對于獲得效率更高、安全性更高、實用性更強的工業電解槽具有重要意義。