光生物水解制氢分为两个步骤：
（1）接收太阳能分解水产生 H+、电子和 O2 的光合系统 Ⅱ(PSⅡ)。
反应可表示为：
2H_2O→4H^+ + 4e^- + O_2
（2）产生还原剂用来固定 CO2 的光合系统 Ⅰ(PSⅠ)。
PSⅡ 产生的电子，再通过质体醌、细胞色素等，由铁氧还原蛋白携带经由 PSⅡ 和 PSⅠ 到达产氢酶，H+在产氢酶的催化作用下在一定的条件下形成 H2。
反应可表示为：
2H^+ + 2e→H_2 (绿藻在可逆产氢酶下的反应）
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