前面介绍的电解水制氢技术，它所用的电力（为二次能源）尽管来自清洁的可再生能源，诸如风能、太阳能等，但毕竟不是用一次能源直接来制取，其中间环节必然会产生一些负面影响。20世纪70年代，日本科学家通过光照射（半导体）二氧化钛电极，导致水分解而产生氢，开创了光分解水制氢技术研究之先河。随着由电极电解水演变为多相催化分解水，以及许多新型光催化剂的相继研制开发成功，近年来，日、欧、美等兴起了以光催化方法分解水制氢技术的开发研究热潮，并取得令人瞩目的进展。这项研究一旦取得重大突破并付诸工业化应用，将极大推动“氢能经济”和氢燃料电池汽车的快速发展。世界著名的创新者和最成功的企业家之一比尔·盖茨从微软卸任后，于2009年成立了诺德——科斯拉基金会，专门从事清洁可再生能源慈善事业。据称，盖茨除了看好其他多种清洁可再生能源外，还看好光化学储能技术。他所称的光化学技术，主要指基于树叶化学反应的人工光合（作用）技术，以此利用太阳能解水制氢。现今阶段，国内外对光解水制氢技术的研究开发，多集中于新型高效低成本催化剂和构建人工光合以及集成自然与人工光合（作用）为一体的制氢工程体系方面。以下对此略加介绍。

美国加州理工学院约根森实验室，是美国能源部投资1.16亿美元、拥有190余名研究人员的“人工光合作用联合研究中心（JCAP）”的总部，其研究的主要目标，不仅要建立一个通过太阳能直接制取氢的“人造树叶”系统，使制氢效率超过真正的树叶，而且还要促使该系统实现工程化和实用化。据称，该实验室的这种“人造树叶”第一代原型机于2014年年底投入试运转（见2014年8月27日《文汇报》）。近期，以色列理工学院太阳能燃料研究中心研发出一种新的光解水制氢方法，此基于纳米材料技术的发明，使低成本光解水制氢成为可能；如果嫁接光伏电池技术，则可能催生制氢光伏产业，实现光伏发电和光解水制氢两个绿色能源生产方式的结合。用集成串联光伏电池实现光解水制氢是一种技术创新，在光伏发电的同时制氢、储氢。基于纳米技术的超薄铁氧化物膜可用于采光和储光，具有高效人工光合作用，其制氢能力是自然光合作用的10倍（见2013年6月8日《科技日报》）。

我国有关科研机构也对光解水制氢的基础理论和技术进行深入研究，并取得喜人成果。中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室，近期提出了一种新的光解水催化机制，使得利用红外光进行光解水制氢成为可能。众所周知，光解水制氢，可为人类源源不断地提供清洁能源，一直被称为化学的“圣杯”。水分解是吸热反应，传统上的理论，要求光催化剂吸收的单个光子能量至少要大于反应吸热，因而，占太阳光能量近一半的红外光缘于单个光子能量太低，无法被吸收分解水制氢。该实验室提出本身具有电偶极矩的二维纳米催化剂，可突破传统理论对催化剂吸收单个光子能量的限制，用红外光也能分解水制氢（见2014年1月13日《科技日报》）。中科大这个实验室取得的另外一项重要研究成果，是揭示了作为光解水制氢重要材料——二氧化钛表面光催化反应的微观机制，从而向人们展现了光解水制氢技术发展的光明前景（见2013年8月5日《科技日报》）。最近，中科院大连化学物理研究所的有关研究团队，在人工光合作用研究项目上也取得重要进展，实现了利用太阳光分解水制氢和氧的反应。该研究团队提出了复合人工光合体系的创新性理念，尝试杂化集成自然光合和人工光合体系的优势，建立自然光合和人工光合的复合杂化体系，以实现从太阳能到化学能的高效转化。研究人员利用光合酶PS11和人工催化剂的优势，构建了植物PS11和半导体光催化剂的自组装成杂化光合体系，在可见光照射下，实现了分解水生产氢气和氧气。此项研究为进一步发展和完善自然——人工杂化的太阳能光合体系而生产清洁能源提供了新思路（见2014年8月23日《科技日报》）。(www.daowen.com)

除以上基础性研究成果外，我国还有多家研究机构和团队目前也在从事光催化技术研究，并取得长足进展。中国科技大学的一个研究团队近期首次揭示了硅纳米线表面“光解水制氢”机制，为其制氢性能的提高找到新的途径。在充分了解此种光解水制氢机制之后，相关人员开发出了一类基于常规半导体工业技术的表面化学处理方法，提出了新的表面处理工艺思路，为开发自然界丰富的光催化剂的合理设计也具有重要作用（见2015年2月3日《科技日报》）。南京大学邹志刚教授的团队也开展了国家937项目框架下的可见光响应光催化材料及在能源与环境中的应用基础研究，其技术成果是利用太阳可见光将水分解成氢气和氧气，转化效率达6%，为国际先进水平。预计到第二期937项目结题时，我国的光催化解水制氢转化率可达8%，接近美国能源部制定的10%商业化利用目标。这也为燃料电池汽车的发展奠定了坚实基础，创造了条件，开辟了光明前景（见2015年2月10日《科技日报》）。