一种光电催化膜在分解水制氢储氢中的应用，其所述应用是以厚度为100.05μm的由阳膜/卤氧铋膜/阴膜构成的光电催化膜为阴极室与阳极室的隔膜，配制电解总质溶液，金属及其氧化物作为阳极，储氢材料作为阴极；在光和电场作用下，协同催化水分解制氢并在线储氢。本发明制备的光电催化膜用于分解水制氢，产氢量子效率高达90%~96%，氢气纯度高达99%～99.9%，节约能耗高达15~40%，将生成的氢气在线储存于阴极储氢材料中，实现了光电催化制氢和电化学在线储氢一体化的设想。