हाइड्रोजन सबैभन्दा सरल रासायनिक तत्व हो : यसको न्युक्लियसमा एकल प्रोटोन हुन्छ र यसको परमाणुमा केवल एक इलेक्ट्रोन हुन्छ। डाइहाइड्रोजन (एच 2) को अणु दुई हाइड्रोजन परमाणुहरू मिलेर बनेको छ।
हाइड्रोजन को सामान्यतया डाइहाइड्रोजन को संदर्भित गर्न को लागी प्रयोग गरिन्छ।

१ किलो हाइड्रोजन जलाउँदा १ किलो पेट्रोलभन्दा करिब ४ गुणा बढी ऊर्जा निस्कन्छ र पानी मात्र उत्पादन हुन्छ ।

2 एच 2 + ओ 2 -> 2 एच 2 ओ

हाइड्रोजन पृथ्वीको सतहमा धेरै प्रचुर मात्रामा छ तर यसको शुद्ध अवस्थामा अवस्थित छैन। यो जहिले पनि पानी र हाइड्रोकार्बन जस्ता अणुहरूमा अन्य रासायनिक तत्वहरूसँग बाँधिएको हुन्छ। जीवित जीवहरू (जनावर वा वनस्पतिहरू) पनि हाइड्रोजनबाट बनेका हुन्छन्।
त्यसैले बायोमास हाइड्रोजनको अर्को सम्भावित स्रोत हो।

हाइड्रोकार्बन, बायोमास र पानी जस्ता यी प्राथमिक स्रोतहरूबाट हाइड्रोजन निकाल्नऊर्जा इनपुट आवश्यक पर्दछ।
हाइड्रोजन लगभग अथाह हुन सक्छ, बशर्ते कि यो प्रतिस्पर्धी लागतमा र कम कार्बन ऊर्जा (आणविक र नवीकरणीय) बाट पर्याप्त मात्रामा उत्पादन गर्न सकिन्छ।
हाइड्रोजन टेक्नोलोजीहरू हाइड्रोजन उत्पादन गर्न, भण्डारण गर्न र यसलाई ऊर्जा उद्देश्यका लागि रूपान्तरण गर्न अध्ययन गरिएका प्रविधिहरूको सेट हो।

हाइड्रोजन उत्पादन गर्न धेरै वर्तमान तरिकाहरू छन्, प्रत्येक लागत, ऊर्जा दक्षता, पर्यावरणीय प्रभावको सन्दर्भमा यसको आफ्नै फाइदा र बेफाइदाको साथ :

पानी इलेक्ट्रोलिसिस :
वाटर इलेक्ट्रोलिसिस एक प्रक्रिया हो जसले पानी (एच 2 ओ) हाइड्रोजन (एच 2) र अक्सिजन (ओ 2) मा विभाजित गर्न बिजुली प्रयोग गर्दछ। इलेक्ट्रोलिसिसका दुई मुख्य प्रकारहरू छन् : क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस र प्रोटोन विनिमय झिल्ली (पीईएम) इलेक्ट्रोलिसिस। पानीको इलेक्ट्रोलिसिस नवीकरणीय स्रोतहरू जस्तै सौर्य वा वायु ऊर्जाबाट बिजुलीद्वारा संचालित गर्न सकिन्छ, जसले यसलाई हाइड्रोजन उत्पादनको वातावरणअनुकूल विधि बनाउँदछ।

मिथेन भाप सुधार :
स्टिम मिथेन सुधार एक रासायनिक प्रक्रिया हो जसले हाइड्रोजन र कार्बन डाइअक्साइड (सीओ 2) उत्पादन गर्न सामान्यतया प्राकृतिक ग्याँसको रूपमा मिथेन (सीएच 4) प्रयोग गर्दछ। यो प्रक्रिया सामान्यतया हाइड्रोजन उत्पादन गर्न रासायनिक उद्योगमा ठूलो मात्रामा प्रयोग गरिन्छ। तथापि, यसले कार्बन डाइअक्साइड पनि उत्सर्जन गर्दछ, जसले यसलाई पानीको इलेक्ट्रोलिसिसको तुलनामा हाइड्रोजन उत्पादनको कम वातावरणअनुकूल विधि बनाउँदछ।

बायोमास गैसीकरण :
बायोमास गैसीकरण एक प्रक्रिया हो जसले जैविक पदार्थलाई सिन्गासमा रूपान्तरण गर्दछ, जुन त्यसपछि हाइड्रोजनमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ। यस विधिले कृषि, वन वा सहरी फोहोरलाई फिडस्टकको रूपमा प्रयोग गर्दछ, यसैले नवीकरणीय र दिगो स्रोतहरूबाट हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने सम्भावना प्रदान गर्दछ।

पानी पाइरोलिसिस :
वाटर पायरोलिसिस एक थर्मोकेमिकल प्रक्रिया हो जसले पानीलाई हाइड्रोजन र अक्सिजनमा विभाजित गर्न तापको प्रयोग गर्दछ। जबकि यो विधि ऊर्जा दक्षताको सन्दर्भमा कुशल हुन सक्छ, यसलाई उच्च तापमान र विशिष्ट अवस्थाहरू आवश्यक पर्दछ, जसले यसलाई कार्यान्वयन गर्न थप जटिल बनाउन सक्छ।

सौर फोटोइलेक्ट्रोलिसिस :
सोलार फोटोइलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन उत्पादन गर्ने एक विधि हो जसले सूर्यको प्रकाशलाई बिजुलीमा रूपान्तरण गर्न सौर्य कोषहरू प्रयोग गर्दछ, जुन त्यसपछि पानीको इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियालाई शक्ति प्रदान गर्न प्रयोग गरिन्छ। यस विधिले सौर्य ऊर्जालाई बिजुलीको नवीकरणीय स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्दछ, तर यो सौर्य कोशिकाहरूको दक्षता र सम्बन्धित लागतद्वारा सीमित हुन सक्छ।

हाइड्रोजन भण्डारण एक स्वच्छ र बहुमुखी ऊर्जा वाहकको रूपमा यसको क्षमताको कारण अनुसन्धान र विकासको एक सक्रिय क्षेत्र हो। यहाँ हाइड्रोजन भण्डारण गर्ने हालका केही तरिकाहरू छन् :

ग्याँस सङ्कुचन :
हाइड्रोजनलाई प्रबलित बेलनाकार ट्यांकहरूमा उच्च दबावमा संकुचित ग्याँसको रूपमा भण्डारण गर्न सकिन्छ। उच्च-दबाव भण्डारण ट्यांकहरू इस्पात वा कम्पोजिट सामग्रीबाट उच्च दबावहरू सामना गर्न बनाउन सकिन्छ। तथापि, उच्च दबावमा हाइड्रोजन संकुचित गर्न विशिष्ट पूर्वाधारआवश्यक पर्दछ र यसले ऊर्जा हानि निम्त्याउन सक्छ।

तरलपदार्थ :
हाइड्रोजनलाई उच्च-ऊर्जा घनत्व भण्डारणको लागि धेरै कम तापमान (-253 डिग्री सेल्सियस भन्दा कम) मा चिसो र तरलीकृत गर्न सकिन्छ। तरल फारममा भण्डारणले हाइड्रोजनद्वारा कब्जा गरिएको भोल्युम कम गर्दछ, तर तरलीकरण प्रक्रियाको समयमा महँगो शीतलन उपकरण र महत्त्वपूर्ण ऊर्जा हानि आवश्यक पर्दछ।

ठोस सामग्री मा सोखना :
हाइड्रोजनलाई छिद्रयुक्त संरचनाको साथ ठोस सामग्रीमा सोस्न सकिन्छ, जस्तै सक्रिय कार्बन, जिओलाइट्स, छिद्रपूर्ण कार्बनिक धातुहरू (एमओएफ), वा जैविक-अकार्बनिक हाइब्रिड सामग्री। यी सामग्रीहरूको एक ठूलो विशिष्ट सतह क्षेत्र छ र मध्यम दबाव र परिवेशको तापमानमा हाइड्रोजन सोस्न सक्छ। तथापि, हाइड्रोजन सोखना प्रतिवर्ती हुन सक्छ तर अवशोषणको लागि उच्च दबाव चाहिन्छ।

रासायनिक भण्डारण :
हाइड्रोजनलाई रासायनिक यौगिकहरूको रूपमा भण्डारण गर्न सकिन्छ जसले यसलाई टुक्रिँदा छोड्छ। उदाहरणका लागि, हाइड्रोजन धातु हाइड्राइड वा कार्बनिक हाइड्राइड जस्ता जैविक यौगिकहरूको रूपमा भण्डारण गर्न सकिन्छ। हाइड्रोजनको रिहाई तातो, उत्प्रेरण, वा अन्य विधिहरू द्वारा ट्रिगर गर्न सकिन्छ। तथापि, रासायनिक भण्डारण प्रणालीहरूमा तापमान, दबाव र सामग्री पुनरुत्थानको सन्दर्भमा विशिष्ट आवश्यकताहरू हुन सक्छन्।

भूमिगत भण्डारण :
हाइड्रोजनलाई उपयुक्त भौगर्भिक संरचनाहरू जस्तै सलाइन एक्विफरहरू, प्राकृतिक गुहाहरू, वा छिद्रयुक्त जलाशयहरूमा भूमिगत भण्डारण गर्न सकिन्छ। भूमिगत भण्डारणले ठूलो भण्डारण क्षमता प्रदान गर्दछ र सुरक्षा र पूर्वाधार जोखिमहरू कम गर्न सक्छ। तथापि, यसको लागि उपयुक्त भूगर्भीय साइटहरू र सुरक्षित र भरपर्दो भण्डारण प्रविधिहरू आवश्यक पर्दछ।

हाइड्रोजनसँग यसको अद्वितीय विशेषताहरूको कारण विभिन्न क्षेत्रहरूमा सम्भावित अनुप्रयोगहरूको विस्तृत श्रृंखला छ, जसमा यसको बहुमुखी प्रतिभा, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतहरूबाट उत्पादन गर्दा स्वच्छता, र ग्रीनहाउस ग्याँस उत्सर्जन कम गर्ने यसको क्षमता समावेश छ। हाइड्रोजनका केही सम्भावित अनुप्रयोगहरूमा समावेश छन् :

स्वच्छ गतिशीलता :
हाइड्रोजन वाहनहरू, जस्तै ईन्धन सेल कारहरू, बसहरू, ट्रकहरू, र रेलहरू, आन्तरिक दहन इन्जिन वाहनहरूको लागि सफा विकल्प प्रदान गर्दछ। तिनीहरूले हावाबाट अक्सिजनको साथ हाइड्रोजन संयोजन गरेर बिजुली उत्पादन गर्छन्, केवल पानी र तापलाई उप-उत्पादनहरूको रूपमा उत्पादन गर्छन्, वायु प्रदूषक हरू र ग्रीनहाउस ग्याँसहरूको उत्सर्जन कम गर्छन्।

ऊर्जा भण्डारण :
हाइड्रोजनलाई सौर्य र वायु ऊर्जा जस्ता अस्थायी नवीकरणीय स्रोतहरूद्वारा उत्पादित ऊर्जा भण्डारण गर्न सहित ठूलो मात्रामा ऊर्जा भण्डारणको साधनको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। अतिरिक्त बिजुली पानीको इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ र त्यसपछि ईन्धन वा ऊर्जा स्रोतको रूपमा पछि प्रयोगको लागि भण्डारण गर्न सकिन्छ।

औद्योगिक उत्पादन :
हाइड्रोजन व्यापक रूपमा अमोनियाको उत्पादनको लागि रासायनिक उद्योगमा प्रयोग गरिन्छ, मलको निर्माणमा प्रयोग गरिन्छ, साथै मेथनोल, क्लोरिनयुक्त हाइड्रोजन, र हाइड्रोकार्बन सहित विभिन्न रसायनहरूको उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ। यो इस्पात र अन्य धातुहरूको उत्पादनमा कम गर्ने एजेन्टको रूपमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।

विद्युत उत्पादन :
हाइड्रोजन ईन्धन सेलहरू स्थिर र मोबाइल अनुप्रयोगहरू दुवैको लागि स्वच्छ र कुशल तरिकामा बिजुली उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। तिनीहरू व्यावसायिक र आवासीय भवनहरूमा बिजुलीको ब्याकअप स्रोतको रूपमा वा बिजुलीको प्राथमिक स्रोतको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तिनीहरूले पनि चरम माग अवधि को समयमा बिजुली ग्रिड मा बिजुली आपूर्ति गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।

Cआवासीय र व्यावसायिक ताप :
हाइड्रोजनलाई आवासीय र व्यावसायिक तापको लागि ईन्धनको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, प्राकृतिक ग्याँस वा ईन्धन तेलको सट्टा। हाइड्रोजन बोइलरहरू विकास भइरहेका छन् र भवनहरू तातो गर्नका लागि कम कार्बन विकल्प प्रदान गर्न सक्दछन्।

खाली स्थान अनुप्रयोगहरू :
अन्तरिक्ष उद्योगमा, हाइड्रोजनलाई विशेष गरी रकेटको माथिल्लो चरणमा, अन्तरिक्ष प्रक्षेपण वाहनहरूलाई प्रेरित गर्न ईन्धनको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। तरल हाइड्रोजन अक्सर यसको उच्च ऊर्जा घनत्व र स्वच्छ दहनको कारण प्रोपेलेन्टको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।