Η διάσπαση του νερού είναι η διαδικασία διάσπασης της χημικής ένωσης του νερού στα συστατικά της στοιχεία υδρογόνου και οξυγόνου. Υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις για τη διάσπαση του νερού, η πιο συνηθισμένη μεταξύ αυτών είναι η ηλεκτρόλυση, όπου ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω του νερού για την παραγωγή ιόντων υδρογόνου και οξυγόνου. Αν και πολλές μέθοδοι διάσπασης νερού δεν είναι ενεργειακά αποδοτικές όσον αφορά την ενέργεια που απαιτείται για τον διαχωρισμό του υδρογόνου και του οξυγόνου από το νερό έναντι της ενέργειας που μπορεί να προέλθει αργότερα από το καθαρό υδρογόνο για καύσιμο, η διαδικασία θεωρείται ωστόσο ως πιθανή εναλλακτική λύση για την αντικατάσταση ενός εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα. Οι εφαρμογές που χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια και νέους χημικούς καταλύτες για τη διάσπαση του νερού προσφέρουν μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο παραγωγής καθαρών κερδών ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές χωρίς την παραγωγή εκπομπών αερίων θερμοκηπίου ή άλλων ρύπων στη διαδικασία.
Η φωτοκαταλυτική διάσπαση του νερού χρησιμοποιώντας την ενέργεια του φωτός ή χρησιμοποιώντας άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως η αιολική ενέργεια, χρησιμοποιούνται τώρα για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος σε νέες μορφές ηλεκτρόλυσης. Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα σύστημα διάσπασης νερού που θα τροφοδοτείται εξ ολοκλήρου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως το ηλιακό φως, καθιστώντας την παραγωγή υδρογόνου ανταγωνιστική έναντι των ορυκτών καυσίμων. Η πρόκληση στη διαδικασία ήταν να αναπτυχθούν ηλεκτρόδια που να είναι κατασκευασμένα από φθηνά και ανθεκτικά υλικά. Έχει βρεθεί ότι οι ενώσεις κοβαλτίου και βορικού νικελίου προσφέρουν αυξημένη απόδοση και είναι φθηνές και εύκολο να κατασκευαστούν. Αν και αυτές οι νέες ενώσεις ηλεκτροδίων είναι ασφαλείς σε εμπορικά συστήματα παραγωγής ηλιακών καυσίμων, δεν μπορούν ακόμη να ανταγωνιστούν την αποτελεσματικότητα των μεθόδων βιομηχανικής ηλεκτρόλυσης που χρησιμοποιούν επικίνδυνες αλκαλικές ενώσεις ως διαλύματα ηλεκτρολυτών.
Οι μηχανισμοί διάσπασης του νερού που προσφέρουν τα περισσότερα υποσχόμενα από την άποψη του ενεργειακού κέρδους βασίζονται στη διαδικασία φωτοσύνθεσης που χρησιμοποιούν τα φυτά για να μετατρέψουν το ηλιακό φως σε χημική ενέργεια. Ενώ τα φυσικά συστήματα για αυτό είναι πολύ αργά και τεχνητά συστήματα που το μιμούνται αρχικά είχαν απόδοση μικρότερη του 1% όταν ξεκίνησε η έρευνα για αυτά το 1972 στην Ιαπωνία, νέες διαδικασίες αυξάνουν τα επίπεδα παραγωγής υδρογόνου. Ιάπωνες ερευνητές το 2007 άρχισαν να επικαλύπτουν ηλεκτρόδια από υδρογονωμένο μικροκρυσταλλικό πυρίτιο με νανοσωματίδια πλατίνας, τα οποία αύξησαν περαιτέρω τη σταθερότητα και τη διάρκεια ζωής των ηλεκτροδίων και την καταλυτική τους ικανότητα στη διάσπαση του νερού.
Παρόμοια έρευνα στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) στις Ηνωμένες Πολιτείες στοχεύει ρυθμούς μετατροπής απόδοσης ηλιακής ενέργειας σε υδρογόνο 14% το έτος 2015, με αυξημένη αντοχή των ηλεκτροδίων από 1,000 ώρες το 2005 σε 20,000 ώρες το 2015. Καθώς αυτή η απόδοση αυξάνεται, το αντίστοιχο κόστος παραγωγής καυσίμων υδρογόνου μειώνεται, με δολάριο ΗΠΑ (USD) ανά κιλό ($/kg) κόστος παραγωγής H
2
το 2005 στα $360/kg μειώνεται στα $5/kg το 2015. Ακόμη και σε αυτό το επίπεδο, η διάσπαση του νερού για την παραγωγή υδρογόνου εξακολουθεί να είναι τρεις έως δέκα φορές πιο ακριβή από την παραγωγή καυσίμων με βάση το υδρογόνο από την αναμόρφωση
φυσικό αέριο
. Η έρευνα έχει ακόμη αρκετό δρόμο για να είναι ανταγωνιστική οικονομικά με τον εδραιωμένο ενεργειακό τομέα.