Принимая во внимание условия использования гетерогенного катализа (температура, реакционная среда), в большинстве опубликованных работ используются неорганические мембраны. Мембраны могут быть металлическими или на основе оксидов, плотными и пористыми, композитными (нанесенными на подложку) или нет. Геометрия мембран может быть плоской и трубчатой.

Такие мембраны имеют высокую селективность, в зависимости от того, как осуществляется процесс переноса, т.е. от вида транспорта, связанного с механизмами растворения и диффузии. Однако использование плотных мембран в RCM часто ограничено из-за их низкой проницаемости, которая может ограничивать их использование в области высоких температур.

Для металлических мембран наиболее часто встречаются материалы на основе Pd. Эти мембраны обладают высокой селективностью по водороду вследствие образования гидридов. Чистый Pd обладает способностью охрупчиваться при низких температурах вследствие существования некоторых типов гидридов, однако это ограничение исчезает при использовании таких сплавов, как PdAg.

Последние работы по тонким мембранам касаются получения тонких слоев на основе Pd, осаждаемых на пористую подложку.