촉매제는 보통 전해수의 활성화에너지를 크게 낮춰 전해수의 과전위를 낮출 수 있다. 촉매의 품질은 물 전기 분해에 필요한 총 전압과 전기 에너지를 수소 에너지로 변환하는 효율을 결정한다. 예를 들어, 흑연전극으로 구성된 전해조는 보통 수소와 산소를 생산하기 위해 2 V 이상이 필요하다. 흑연은 이상적인 촉매제가 아니라 두 개의 스테인리스강 전극으로 구성된 전해조는 수소와 산소를 생산하기 위해 약 1.6- 1.8V 가 필요하기 때문이다. 에너지 변환 효율을 높이는 신형 촉매제를 연구하는 것이 에너지 분야의 관심의 초점이다.

산성 환경에서 텅스텐은 수소반응의 촉매제로, 전위가 거의 없고 타필의 기울기는 매우 작다 (전류증가 10 배에 추가 전압이 필요함). 거의 이상적인 촉매제이다. 하지만 백금이라는 귀금속 자원의 희소성으로 과학자들은 값싼 촉매제 (과도금속 황화물, 탄화물, 인화물) 를 찾고 있다. 산화텅스텐은 산소반응의 촉매제이지만 희소자원에도 의존한다. 동시에, 높은 전위와 산성 환경 때문에 산소 반응의 촉매 활성과 안정성을 동시에 나타낼 수 있는 물질이 거의 없기 때문에, 지금까지 산화 텅스텐의 대안을 찾지 못했다.

텅스텐과 산화텅스텐은 알칼리성 환경에서 여전히 좋은 촉매제이지만, 산화물과 수산화물의 알칼리성 환경에서의 안정성으로 인해 저원자 서수의 과도금속의 선택이 더 많아졌다. 예를 들어, 니켈 기반 합금은 수소 발생에 탁월한 촉매 활성 및 안정성을 보여 주며, 니켈-철 매트릭스 복합 재료 및 일부 페 로브 스카이 트 재료는 산소 발생에 탁월한 촉매 활성을 보였다.