Väte är det enklaste kemiska grundämnet : dess kärna består av en enda proton och dess atom har bara en elektron. Molekylen diväte (H2) består av två väteatomer.
Väte används ofta för att hänvisa till diväte.

Förbränning av 1 kg väte frigör nästan 4 gånger mer energi än 1 kg bensin och producerar endast vatten :

2H2 + O2 -> 2H2O

Väte finns i stora mängder på jordens yta men existerar inte i sitt rena tillstånd. Det är alltid bundet till andra kemiska grundämnen, i molekyler som vatten och kolväten. Levande organismer (djur eller växter) består också av väte.
Biomassa är därför en annan potentiell källa till vätgas.

Att utvinna vätgas från dessa primära resurser som kolväten, biomassa och vatten kräver en energitillförsel.
Vätgas skulle kunna vara nästan outtömlig, förutsatt att den kan produceras i tillräckliga mängder till en konkurrenskraftig kostnad och från koldioxidsnål energi (kärnkraft och förnybara energikällor).
Vätgasteknik är den uppsättning tekniker som studeras för att producera vätgas, lagra den och omvandla den för energiändamål.

Det finns flera nuvarande sätt att producera vätgas, vart och ett med sina egna fördelar och nackdelar när det gäller kostnad, energieffektivitet och miljöpåverkan :

Vattenelektrolys :
Vattenelektrolys är en process som använder elektricitet för att bryta ner vatten (H2O) till väte (H2) och syre (O2). Det finns två huvudtyper av elektrolys : alkalisk elektrolys och PEM-elektrolys (protonutbytesmembran). Vattenelektrolys kan drivas av el från förnybara källor som sol- eller vindkraft, vilket gör det till en miljövänlig metod för vätgasproduktion.

Reformering av metanånga :
Ångreformering av metan är en kemisk process som använder metan (CH4), vanligtvis i form av naturgas, för att producera väte och koldioxid (CO2). Denna process används ofta i stor skala inom den kemiska industrin för att producera vätgas. Men det släpper också ut CO2, vilket gör det till en mindre miljövänlig metod för vätgasproduktion jämfört med vattenelektrolys.

Förgasning av biomassa :
Förgasning av biomassa är en process som omvandlar organiskt material till syntesgas, som sedan kan omvandlas till vätgas. Denna metod använder jordbruks-, skogsbruks- eller stadsavfall som råvara, vilket ger möjlighet att producera vätgas från förnybara och hållbara källor.

Vattenpyrolys :
Vattenpyrolys är en termokemisk process som använder värme för att bryta ner vatten till väte och syre. Även om denna metod kan vara effektiv när det gäller energieffektivitet, kräver den höga temperaturer och specifika förhållanden, vilket kan göra den mer komplex att implementera.

Solfotoelektrolys :
Solfotoelektrolys är en metod för att producera väte som använder solceller för att omvandla solljus till elektricitet, som sedan används för att driva vattenelektrolysprocessen. Denna metod använder solenergi som en förnybar elkälla, men den kan begränsas av solcellernas effektivitet och tillhörande kostnader.

Vätgaslagring är ett aktivt forsknings- och utvecklingsområde på grund av dess potential som en ren och mångsidig energibärare. Här är några av de nuvarande sätten att lagra vätgas :

Gaskompression :
Vätgas kan lagras i gasform komprimerad vid högt tryck i förstärkta cylindriska tankar. Högtryckstankar kan tillverkas av stål eller kompositmaterial för att motstå höga tryck. Komprimering av vätgas vid höga tryck kräver dock specifik infrastruktur och kan leda till energiförluster.

Liquefaction :
Vätgas kan kylas och kondenseras till mycket låga temperaturer (under -253 grader Celsius) för lagring med hög energitäthet. Lagring i flytande form minskar volymen som upptas av väte, men kräver dyr kylutrustning och betydande energiförluster under förvätskningsprocessen.

Adsorption på fasta material :
Väte kan adsorberas på fasta material med en porös struktur, såsom aktivt kol, zeoliter, porösa organiska metaller (MOFs) eller organiska-oorganiska hybridmaterial. Dessa material har en stor specifik yta och kan adsorbera väte vid måttliga tryck och omgivningstemperaturer. Väteadsorption kan dock vara reversibel men kräver höga tryck för desorption.

Kemisk lagring :
Väte kan lagras i form av kemiska föreningar som frigör det när de bryts ner. Till exempel kan väte lagras i form av metallhydrider eller organiska föreningar som organiska hydrider. Frisättningen av väte kan utlösas genom uppvärmning, katalys eller andra metoder. Kemiska lagringssystem kan dock ha specifika krav när det gäller temperatur, tryck och materialregenerering.

Underjordiskt förvar :
Vätgas kan lagras under jord i lämpliga geologiska formationer som saltvattenakviferer, naturliga håligheter eller porösa reservoarer. Underjordisk lagring erbjuder en stor lagringskapacitet och kan minska säkerhets- och infrastrukturriskerna. Detta kräver dock lämpliga geologiska platser och säkra och tillförlitliga lagringstekniker.

Vätgas har ett brett spektrum av potentiella tillämpningar inom olika sektorer på grund av dess unika egenskaper, inklusive dess mångsidighet, renhet när den produceras från förnybara energikällor och dess potential att minska utsläppen av växthusgaser. Några av de potentiella tillämpningarna av vätgas inkluderar :

Ren rörlighet :
Vätgasfordon, t.ex. bränslecellsbilar, bussar, lastbilar och tåg, erbjuder ett rent alternativ till fordon med förbränningsmotorer. De genererar elektricitet genom att kombinera väte med syre från luften, genererar endast vatten och värme som biprodukter, vilket minskar utsläppen av luftföroreningar och växthusgaser.

Energilagring :
Vätgas kan användas som ett sätt att lagra energi i stor skala, bland annat för att lagra energi som produceras av intermittenta förnybara energikällor som sol- och vindkraft. Överskottsel kan användas för att producera vätgas genom elektrolys av vatten och sedan lagras för senare användning som bränsle eller energikälla.

Industriproduktion :
Väte används i stor utsträckning inom den kemiska industrin för produktion av ammoniak, som används vid tillverkning av gödningsmedel, såväl som vid produktion av olika kemikalier, inklusive metanol, klorerat väte och kolväte. Det kan också användas som reduktionsmedel vid tillverkning av stål och andra metaller.

Elproduktion :
Vätgasbränsleceller kan användas för att generera elektricitet på ett rent och effektivt sätt, för både stationära och mobila applikationer. De används i kommersiella byggnader och bostadshus som en reservkälla till elektricitet eller som en primär kraftkälla. De kan också användas för att leverera el till elnät under perioder med hög efterfrågan.

CUppvärmning av bostäder och kommersiella fastigheter :
Vätgas kan användas som bränsle för uppvärmning av bostäder och kommersiella fastigheter och ersätta naturgas eller eldningsolja. Vätgaspannor håller på att utvecklas och skulle kunna vara ett koldioxidsnålt alternativ för uppvärmning av byggnader.

Tillämpningar i rymden :
Inom rymdindustrin används väte som bränsle för att driva rymdfarkoster, särskilt i de övre raketstegen. Flytande väte används ofta som drivmedel på grund av dess höga energitäthet och rena förbränning.