生物制氢的缺点是占地面积大，不适合大规模制取。微生物制氢是利用微生物在常温常压下进行酶催化反应制得氢气，包括发酵细菌产氢、光合生物产氢。优势是无排放问题，能源要求低。
生物制氢技术尚未完全成熟，在大规模应用之前尚需深入研究。研究大多集中在纯细菌和细胞固定化技术上，如产氢菌种的筛选及包埋剂的选择等。在生物制氢方法中，发酵细菌的产氢速率最高，而且对条件要求最低，具有直接应用前景。
而光合细菌产氢的速率比藻类快，能量利用率比发酵细菌高，且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起，因而相关研究也最多，也是具有潜在应用前景的一种方法。
存在问题
1、如何筛选产氢率相对高的菌株、设计合理的产氢工艺来提高产氢效率。
无论是纯种还是混菌培养，提高关键菌株产氢效率都是最重要的工作。条件优化手段已经不能满足这一要求，需要运用分子生物学的手段对菌种进行改造，以达到高效产氢的目的。
2、高效制氢过程的开发。
对于高效制氢过程、反应器设计进行了很多卓有成效的工作，但是对于其中的科学机理尚没有细致研究，仅依靠pH、水力停留时间、接种来实现过程的控制。今后一个重要的研究方向是打开制氢过程黑箱，研究不同菌间的相互作用关系，实现对过程的有效、智能控制。
核心问题是不同细菌、不同菌群之间的代谢迁移机制。现代分子生物学的发展为研究这一问题提供了可能，已采用PCR-DGGE方法用语分析产氢污泥中的细菌分布，采用荧光原位杂交技术、荧光示踪技术分析菌群分布也将推动对这一问题的解析。
目代谢网络构建往往只集中在单一细菌中，如何研究和有效利用菌群的代谢网络也将是一个重要的科学问题。除此之外，产氢反应器的放大也是一个重要问题。目前采用载体固定化策略的高效产氢反应器最大体积仅为3L，积极推动这类反应器在产业化规模的研究，将是未来一段时间制氢反应器的重要研究课题。
3、发酵细菌产氢的稳定性和连续性。
利用发酵型细菌产氢虽然在我国取得了长足的进步，但是产氢的稳定性和连续性问题一直是困扰产氢工业化的一个很大障碍。科学家们正试图通过菌种固定化、酶固定化技术来解决。特别是在产氢酶的固定化技术这方面的突破，必将加速产氢的工业化进程。
4、混合细菌发酵产氢过程中彼此之间的抑制、发酵末端产物对细菌的反馈抑制等。
有机废水存在许多适合光合生物与发酵型细菌共同利用的底物，理论上可以实现在处理废水的同时利用光合细菌和发酵细菌共同制取氢气，来提高产氢的效率。
但是，实际操作过程中发现，混合细菌发酵产氢过程中彼此之间的抑制、发酵末端产物对细菌的反馈抑制等现象的存在使得效果不明显甚至出现产氢效率偏低的问题。相信随着废水处理技术和现代微生物技术的进一步发展，这些问题将会得到解决。
研究资源丰富的海水以及工农业废弃物、城市污水、养殖厂废水等可再生资源，同时注重污染源为原料进行光合产氢的研究，既可降低生产成本又可净化环境。