การแยกน้ำเป็นกระบวนการแยกสารประกอบทางเคมีของน้ำออกเป็นองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบของไฮโดรเจนและออกซิเจน มีหลายวิธีในการแยกน้ำที่พบมากที่สุดในหมู่พวกเขาเป็นกระแสไฟฟ้าที่กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจนไอออน แม้ว่าหลายวิธีในการแยกน้ำจะไม่ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในแง่ของพลังงานที่ต้องใช้ในการแยกไฮโดรเจนและออกซิเจนออกจากน้ำเมื่อเทียบกับพลังงานที่ได้มาจากไฮโดรเจนบริสุทธิ์สำหรับเชื้อเพลิง แต่กระบวนการดังกล่าวยังเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพในการทดแทน การพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล การใช้งานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีใหม่เพื่อแยกน้ำเสนอวิธีการที่มีแนวโน้มในการผลิตพลังงานทดแทนสุทธิโดยไม่ต้องผลิตการปล่อยก๊าซเรือนกระจกหรือมลพิษอื่น ๆ ในกระบวนการ
การแยกน้ำโฟโตคะตะติกโดยใช้พลังงานแสงหรือการใช้แหล่งพลังงานทดแทนอื่น ๆ เช่นพลังงานลมกำลังถูกนำมาใช้เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าในรูปแบบใหม่ของกระแสไฟฟ้า เป้าหมายคือการสร้างระบบแยกน้ำซึ่งเป็นเชื้อเพลิงทั้งหมดจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่นแสงแดดทำให้การผลิตไฮโดรเจนสามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิล ความท้าทายในกระบวนการนี้คือการพัฒนาขั้วไฟฟ้าที่ทำจากวัสดุที่มีราคาไม่แพงและทนทาน พบว่าสารประกอบโคบอลต์และนิกเกิลบอเรตมีประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและราคาถูกและง่ายต่อการผลิต แม้ว่าสารประกอบอิเล็กโทรดใหม่เหล่านี้จะปลอดภัยในระบบการผลิตเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ แต่ก็ยังไม่สามารถแข่งขันกับประสิทธิภาพของวิธีการแยกด้วยกระแสไฟฟ้าเชิงอุตสาหกรรมที่ใช้สารประกอบอัลคาไลที่เป็นอันตรายเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์
กลไกการแยกน้ำที่ให้คำมั่นสัญญามากที่สุดในแง่ของการได้รับพลังงานขึ้นอยู่กับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงที่พืชใช้ในการแปลงแสงแดดเป็นพลังงานเคมี ในขณะที่ระบบธรรมชาติสำหรับสิ่งนี้ช้ามากและระบบประดิษฐ์ที่เลียนแบบในตอนแรกมีประสิทธิภาพน้อยกว่า 1% เมื่อการวิจัยเริ่มขึ้นในปี 1972 ในญี่ปุ่นกระบวนการใหม่กำลังเพิ่มระดับการผลิตไฮโดรเจน นักวิจัยชาวญี่ปุ่นในปี 2550 ได้เริ่มทำการเคลือบอิเล็กโทรดที่ทำจากซิลิกอนคริสตัลจินไฮโดรจิเนตที่มีอนุภาคนาโนแพลตตินั่มซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพและอายุการใช้งานของขั้วไฟฟ้าและความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา
งานวิจัยที่คล้ายกันที่ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ในสหรัฐอเมริกาตั้งเป้าอัตราการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฮโดรเจน 14% ในปี 2558 ด้วยความทนทานที่เพิ่มขึ้นของอิเล็กโทรดจาก 1,000 ชั่วโมงในปี 2548 เป็น 20,000 ชั่วโมงในปี 2558 เช่นกัน เมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นค่าใช้จ่ายในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะลดลงโดยมีค่าเงินดอลลาร์สหรัฐ (USD) ต่อกิโลกรัม ($ / kg) ต้นทุนการผลิต H 2 ในปี 2548 ที่ 360 เหรียญสหรัฐ / กิโลกรัมลดลงถึง $ 5 / กิโลกรัมในปี 2558 ระดับการแยกน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนยังคงมีราคาแพงกว่าการผลิตเชื้อเพลิงที่ใช้ไฮโดรเจนจากการปฏิรูปก๊าซธรรมชาติเป็นสามถึงสิบเท่า การวิจัยยังคงมีระยะทางที่จะไปก่อนที่จะมีการแข่งขันทางเศรษฐกิจกับภาคพลังงานที่จัดตั้งขึ้น
