Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν δέσμες μεμβρανών πολυμερών κοίλων ινών για να διαχωρίσουν τα αέρια. Όταν ο συμπιεσμένος αέρας εισέρχεται στη μονάδα, τα ταχύτερα διαχωριστικά μόρια (O₂, Co₂, H₂o) διαχέονται μέσω των τοιχωμάτων μεμβράνης, ενώ το άζωτο (95-99,5% καθαρότητα) εξέρχεται από τον πυρήνα. Η διαδικασία δεν απαιτεί κινούμενα μέρη ή αναλώσιμα, καθιστώντας την ιδανική για απομακρυσμένες λειτουργίες.
Ενώ προσφέρει απλότητα και χαμηλή συντήρηση, οι μεμβράνες έχουν συμφωνίες:
Οι υβριδικές διαμορφώσεις είναι όλο και πιο δημοφιλείς. Για παράδειγμα: