本发明公开了一种用于膜法电解制氢联合二氧化碳捕集的装置及方法，其中装置包括：除尘设施；电解池，其设有间隔的阳离子通过膜和阴离子通过膜，阳离子通过膜和阴离子通过膜将电解池分成三槽室，三槽室分别为阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽；阴极电解槽设有除尘后烟气/空气入口；阳极电解槽分别设有氧气收集口和补水口；压缩机，其与阴极电解槽连通；电解装置，其含有电源、与该电源连接的阴极和阳极，阴极放置在阴极电解槽内，阳极放置在阳极电解槽内；第一三通阀，其分别连通阴极电解槽、中间槽和阳极电解槽，用于控制三槽室的连通和封闭。本发明利用电解水，产生氧气和绿色能源氢气，并能够充分合理利用溶剂再生过程中补入的能量。