本发明提供一种基于液相吸湿的非纯水溶液电解制氢装置，属于电化学制氢技术领域。所述装置包括电解液层，贴附于所述电解液层两侧的水汽传质层和析氧催化层，所述装置还包括析氢催化层以及位于所述析氧催化层和析氢催化层之间的离子交换膜，所述析氧催化层设置有阳极电极，所述析氢催化层设置有阴极电极。本发明还提供基于液相吸湿的非纯水溶液电解制氢系统及方法。本发明装置及系统能实现利用非纯水溶液获取清洁的氢能源，在未来海上漂浮岛、沙漠河流沿岸等地区能源转换体系中，能通过外置电源供电，水汽传质层贴附的电解液层直接获取纯净无杂质离子的水分，并利用催化电解原理制取氢气，实现高效率的氢能源获取。