高纯氢分离主要使用钯及钯合金，但其价格昂贵。为降低成本，2004年，日本首次对铌镍钛三元合金的显微组织及氢渗透性展开研究，并提出“多相构成，功能分担”渗氢膜设计理念，即固溶体bcc-Nb相为氢渗透过程中的主要通道，而共晶相（bcc固溶体Nb相+金属间化合物NiTi相），尤其是NiTi相，起到抗氢脆的作用。氢分离膜用铌镍钛合金的氢分离效率和精度接近钯及钯合金。

氢分离膜用铌镍钛合金膜的制备主要包含熔体旋淬方法、轧制法及定向凝固法，结合高温退火工艺，进一步研究硬度、显微组织、氢渗透性及渗氢流量。随着铌含量以及镍/钛（Ni/Ti）比值的增加，合金的氢渗透系数逐渐增大，Nb₅₀Ti₂₅Ni₂₅在673开时储氢量是纯钯的1.8倍，Nb₆₈Ti₁₇Ni₁₅合金膜在673开时储氢量为相同条件下纯钯膜的4倍。