光催化水分解（）是在光化学电池中进行光催化的人工光合作用过程，以人造或自然光将水分解成氢气和氧气。理论上，仅需要光能（光子）、水和触媒等。这个主题是许多研究的重点，但是到目前为止，还没有任何技术可以商业化。随着公众对全球暖化认识的提高，氢燃料（一种清洁燃烧的燃料）生产受到了越来越多的关注。人们正在研究诸如光催化水分解等方法来生产氢气。水分解利用水是一种廉价的可再生资源，因此具有特殊的前景。光催化水分解具有使用触媒和阳光从水中产生氢的简便性。