Ang hydrogen ay ang pinakasimpleng elementong kemikal : ang nucleus nito ay binubuo ng isang solong proton at ang atomo nito ay may isang elektron lamang. Ang molekula ng dihydrogen (H2) ay binubuo ng dalawang atomo ng hydrogen.
Ang hydrogen ay karaniwang ginagamit upang tukuyin ang dihydrogen.

Ang pagsunog ng 1 kg ng hydrogen ay naglalabas ng halos 4 na beses na mas maraming enerhiya kaysa sa 1 kg ng gasolina at gumagawa lamang ng tubig :

2H2 + O2 -> 2H2O

Ang hydrogen ay napakasagana sa ibabaw ng Earth ngunit hindi umiiral sa purong estado nito. Ito ay palaging nakatali sa iba pang mga elemento ng kemikal, sa mga molecule tulad ng tubig at hydrocarbons. Ang mga organismong may buhay (hayop o halaman) ay binubuo rin ng hydrogen.
Ang biomass ay samakatuwid ay isa pang potensyal na mapagkukunan ng hydrogen.

Ang pagkuha ng hydrogen mula sa mga pangunahing mapagkukunan na ito tulad ng mga hydrocarbon, biomass at tubig ay nangangailangan ng isang input ng enerhiya.
Ang hydrogen ay maaaring halos hindi mauubos, sa kondisyon na maaari itong makagawa ng sapat na dami sa isang mapagkumpitensya na gastos at mula sa mababang carbon energy (nuclear at renewables).
Ang mga teknolohiya ng hydrogen ay ang hanay ng mga teknolohiya na pinag aaralan upang makabuo ng hydrogen, iimbak ito at i convert ito para sa mga layunin ng enerhiya.

Mayroong ilang mga kasalukuyang paraan upang makabuo ng hydrogen, bawat isa ay may sariling mga kalamangan at kahinaan sa mga tuntunin ng gastos, kahusayan ng enerhiya, epekto sa kapaligiran :

Elektrolisisis ng tubig :
Ang water electrolysis ay isang proseso na gumagamit ng kuryente upang masira ang tubig (H2O) sa hydrogen (H2) at oxygen (O2). May dalawang pangunahing uri ng elektrolisis : alkalina elektrolisis at proton exchange membrane (PEM) elektrolisis. Ang electrolysis ng tubig ay maaaring mapatakbo ng kuryente mula sa mga renewable sources tulad ng solar o wind power, kaya ito ay isang environmentally friendly na paraan ng produksyon ng hydrogen.

Methane steam reforming :
Ang reporma sa steam methane ay isang prosesong kemikal na gumagamit ng methane (CH4), karaniwang nasa anyo ng natural gas, upang makagawa ng hydrogen at carbon dioxide (CO2). Ang prosesong ito ay karaniwang ginagamit sa isang malaking sukat sa industriya ng kemikal upang makabuo ng hydrogen. Gayunpaman, naglalabas din ito ng CO2, na ginagawa itong isang hindi gaanong friendly na paraan ng kapaligiran ng produksyon ng hydrogen kumpara sa electrolysis ng tubig.

Biomass gasipikasyon :
Ang biomass gasification ay isang proseso na nag convert ng organikong bagay sa syngas, na pagkatapos ay maaaring ma convert sa hydrogen. Ang pamamaraang ito ay gumagamit ng agrikultura, kagubatan o basura sa lunsod bilang isang feedstock, kaya nag aalok ng posibilidad ng paggawa ng hydrogen mula sa renewable at sustainable sources.

Water pyrolysis :
Ang water pyrolysis ay isang proseso ng thermochemical na gumagamit ng init upang masira ang tubig sa hydrogen at oxygen. Habang ang pamamaraang ito ay maaaring maging mahusay sa mga tuntunin ng kahusayan ng enerhiya, nangangailangan ito ng mataas na temperatura at mga tiyak na kondisyon, na maaaring gawin itong mas kumplikado upang ipatupad.

Solar photoelectrolysis :
Ang solar photoelectrolysis ay isang paraan ng paggawa ng hydrogen na gumagamit ng solar cells upang i convert ang sikat ng araw sa kuryente, na kung saan ay pagkatapos ay ginagamit upang mapatakbo ang proseso ng electrolysis ng tubig. Ang pamamaraang ito ay gumagamit ng solar energy bilang isang renewable source ng kuryente, ngunit maaari itong limitado sa pamamagitan ng kahusayan ng mga solar cell at ang mga kaugnay na gastos.

Ang imbakan ng hydrogen ay isang aktibong lugar ng pananaliksik at pag unlad dahil sa potensyal nito bilang isang malinis at maraming nalalaman na carrier ng enerhiya. Narito ang ilan sa mga kasalukuyang paraan upang mag imbak ng hydrogen :

Gas compression :
Ang hydrogen ay maaaring maiimbak sa gaseous form na naka compress sa mataas na presyon sa reinforced cylindrical tank. Ang mga tangke ng imbakan na may mataas na presyon ay maaaring gawa sa bakal o composite na materyales upang makayanan ang mataas na presyon. Gayunpaman, ang pag compress ng hydrogen sa mataas na presyon ay nangangailangan ng tiyak na imprastraktura at maaaring humantong sa pagkawala ng enerhiya.

Liquefaction :
Ang hydrogen ay maaaring palamigin at gawing napakababang temperatura (sa ibaba ng -253 degrees Celsius) para sa mataas na enerhiya na imbakan ng density. Ang imbakan sa likidong form ay binabawasan ang dami na inookupahan ng hydrogen, ngunit nangangailangan ng mamahaling kagamitan sa paglamig at makabuluhang pagkawala ng enerhiya sa panahon ng proseso ng liquefaction.

Adsorption sa solidong materyales :
Ang hydrogen ay maaaring ilagay sa mga solidong materyales na may butas na istraktura, tulad ng mga activated carbon, zeolite, porous organic metal (MOFs), o organic inorganic hybrid materials. Ang mga materyales na ito ay may isang malaking tiyak na ibabaw na lugar at maaaring adsorb hydrogen sa katamtamang pressures at ambient temperatura. Gayunpaman, ang hydrogen adsorption ay maaaring maging baligtad ngunit nangangailangan ng mataas na presyon para sa desorption.

Pag iimbak ng kemikal :
Ang hydrogen ay maaaring maiimbak sa anyo ng mga kemikal na compound na naglalabas nito kapag nasira ang mga ito. Halimbawa, ang hydrogen ay maaaring maiimbak sa anyo ng mga metal hydrides o organic compounds tulad ng organic hydrides. Ang paglabas ng hydrogen ay maaaring ma trigger sa pamamagitan ng pag init, catalysis, o iba pang mga pamamaraan. Gayunpaman, ang mga sistema ng imbakan ng kemikal ay maaaring magkaroon ng mga tiyak na kinakailangan sa mga tuntunin ng temperatura, presyon, at materyal na pagbabagong lakas.

Imbakan sa ilalim ng lupa :
Ang hydrogen ay maaaring maiimbak sa ilalim ng lupa sa mga angkop na pormasyong heolohiko tulad ng mga maalat na aquifer, natural na mga lukab, o mga reservoir na may butas. Nag aalok ang imbakan sa ilalim ng lupa ng isang malaking kapasidad ng imbakan at maaaring mabawasan ang mga panganib sa seguridad at imprastraktura. Gayunpaman, nangangailangan ito ng mga angkop na geological site at ligtas at maaasahang mga diskarte sa imbakan.

Ang hydrogen ay may malawak na hanay ng mga potensyal na aplikasyon sa iba't ibang sektor dahil sa natatanging katangian nito, kabilang ang pagiging maraming nalalaman nito, kalinisan kapag ginawa mula sa mga mapagkukunan ng enerhiya na nababagong, at ang potensyal nito na mabawasan ang mga greenhouse gas emissions. Ang ilan sa mga potensyal na aplikasyon ng hydrogen ay kinabibilangan ng :

Malinis na kadaliang mapakilos :
Ang mga hydrogen na sasakyan, tulad ng mga kotse ng fuel cell, bus, trak, at tren, ay nag aalok ng isang malinis na alternatibo sa mga panloob na mga sasakyan ng combustion engine. Lumilikha sila ng kuryente sa pamamagitan ng pagsasama ng hydrogen sa oxygen mula sa hangin, na bumubuo lamang ng tubig at init bilang by produkto, pagbabawas ng mga emisyon ng mga pollutants sa hangin at greenhouse gases.

Pag iimbak ng enerhiya :
Ang hydrogen ay maaaring gamitin bilang isang paraan ng malakihang imbakan ng enerhiya, kabilang ang pag iimbak ng enerhiya na ginawa ng mga intermittent renewable sources tulad ng solar at wind power. Ang labis na kuryente ay maaaring gamitin upang makagawa ng hydrogen sa pamamagitan ng elektrolisis ng tubig at pagkatapos ay maiimbak para sa paggamit sa ibang pagkakataon bilang isang gasolina o mapagkukunan ng enerhiya.

Produksyong pang industriya :
Ang hydrogen ay malawakang ginagamit sa industriya ng kemikal para sa produksyon ng amonya, na ginagamit sa paggawa ng mga pataba, pati na rin sa produksyon ng iba't ibang mga kemikal, kabilang ang methanol, chlorinated hydrogen, at hydrocarbon. Maaari rin itong gamitin bilang isang pagbabawas ng ahente sa produksyon ng bakal at iba pang mga metal.

Produksyon ng kuryente :
Ang mga cell ng gasolina ng hydrogen ay maaaring magamit upang makabuo ng kuryente sa isang malinis at mahusay na paraan, para sa parehong nakatigil at mobile na mga application. Ginagamit ang mga ito sa mga gusaling komersyal at tirahan bilang backup source ng kuryente o bilang pangunahing pinagkukunan ng kuryente. Maaari rin silang magamit upang matustusan ang kuryente sa mga power grids sa panahon ng peak demand period.

CTirahan at komersyal na pag init :
Ang hydrogen ay maaaring gamitin bilang isang gasolina para sa tirahan at komersyal na pag init, na pinapalitan ang natural gas o langis ng gasolina. Ang mga boiler ng hydrogen ay binuo at maaaring mag alok ng isang alternatibong mababang carbon para sa mga gusali ng pag init.

Mga aplikasyon ng espasyo :
Sa industriya ng espasyo, ang hydrogen ay ginagamit bilang isang gasolina upang itulak ang mga sasakyan sa paglulunsad ng espasyo, lalo na sa itaas na yugto ng mga rocket. Ang likidong hydrogen ay kadalasang ginagamit bilang isang propellant dahil sa mataas na density ng enerhiya at malinis na pagkasunog.