气体分离膜技术是一项迅速发展的新技术。由于不同类型的
有机高分子化合物膜对不同气体分子的透过率和选择性有所差异，因此可以用来从混合气体中选择性地分离出特定的气体。例如，从空气中收集
氧气，从合成氨尾气中回收
氢气，以及从石油裂解产生的混合气体中分离出氢气和
一氧化碳等。
洛杉矶加利福尼亚大学的科学家使用了一种称为
聚苯胺的导电有机材料制造出一种薄膜。这种聚合物可以通过掺入带电原子的方式调节薄膜的渗透性。在这种薄膜中，氧气比
氮气更容易穿透，
二氧化碳比
甲烷更易穿透，而氢气则比氮气更快穿过。这使得使用这种薄膜生产氧气和氮气的成本较低，并且有可能应用于去除汽车和工业排放的污染物质。目前，气体分离膜研究的重点在于
富氧膜的发展。作为一种富氧膜的高分子材料，需要同时具备高的透过性和选择性。
通用电气采用了
聚碳酸酯和
有机硅化物的共聚物作为分离膜，在一次分离后即可得到含氧量达40%的空气。如果使用这种富含
氧气的空气替代普通的空气，将会显著提高各种燃烧设备的效率，并有助于减少环境污染。此外，国际上正在研发一种水下呼吸器，这是一种可以直接从海水中提取溶解氧的潜水装备。