ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ง่ายที่สุด : นิวเคลียสของมันประกอบด้วยโปรตอนเดี่ยวและอะตอมของมันมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว โมเลกุลของไดไฮโดรเจน (H2) ประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอม
ไฮโดรเจนมักใช้เพื่ออ้างถึงไดไฮโดรเจน

การเผาไหม้ไฮโดรเจน 1 กิโลกรัมจะปล่อยพลังงานมากกว่าน้ํามันเบนซิน 1 กิโลกรัมเกือบ 4 เท่าและผลิตน้ําเท่านั้น :

2H2 + O2 -> 2H2O

ไฮโดรเจนมีมากบนพื้นผิวโลก แต่ไม่มีอยู่ในสถานะบริสุทธิ์ มันมักจะจับกับองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ ในโมเลกุลเช่นน้ําและไฮโดรคาร์บอน สิ่งมีชีวิต (สัตว์หรือพืช) ยังประกอบด้วยไฮโดรเจน
ชีวมวลจึงเป็นอีกแหล่งหนึ่งที่มีศักยภาพของไฮโดรเจน

การสกัดไฮโดรเจนจากทรัพยากรหลักเหล่านี้ เช่น ไฮโดรคาร์บอน ชีวมวล และน้ําต้องใช้พลังงาน
ไฮโดรเจนแทบจะไม่หมดหากสามารถผลิตได้ในปริมาณที่เพียงพอในราคาที่แข่งขันได้และจากพลังงานคาร์บอนต่ํา (นิวเคลียร์

การดําเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ส่วนประกอบของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ส่วนประกอบหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ : เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ :

และพลังงานหมุนเวียน)
เทคโนโลยีไฮโดรเจนเป็นชุดของเทคโนโลยีที่ศึกษาเพื่อผลิตไฮโดรเจนจัดเก็บและแปลงเป็นพลังงาน

มีหลายวิธีในการผลิตไฮโดรเจนในปัจจุบันแต่ละวิธีมีข้อดีและข้อเสียในแง่ของต้นทุนประสิทธิภาพการใช้พลังงานผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม :

อิเล็กโทรลิซิสของน้ํา :
อิเล็กโทรลิซิสของน้ําเป็นกระบวนการที่ใช้ไฟฟ้าเพื่อสลายน้ํา (H2O) ให้เป็นไฮโดรเจน (H2) และออกซิเจน (O2) อิเล็กโทรลิซิสมีสองประเภทหลัก : อิเล็กโทรลิซิสอัลคาไลน์และอิเล็กโทรลิซิสเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEM) อิเล็กโทรลิซิสของน้ําสามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม ทําให้เป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การปฏิรูปไอน้ํามีเทน :
การปฏิรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ําเป็นกระบวนการทางเคมีที่ใช้ก๊าซมีเทน (CH4) ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในรูปของก๊าซธรรมชาติเพื่อผลิตไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการนี้มักใช้ในขนาดใหญ่ในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อผลิตไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม มันยังปล่อย CO2 ทําให้เป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรลิซิสของน้ํา

การแปรสภาพเป็นแก๊สชีวมวล :
การทําให้เป็นแก๊สชีวมวลเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนอินทรียวัตถุเป็นซินแก๊สซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนได้ วิธีนี้ใช้ของเสียทางการเกษตรป่าไม้หรือในเมืองเป็นวัตถุดิบดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ในการผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งหมุนเวียนและยั่งยืน

ไพโรไลซิสของน้ํา :
ไพโรไลซิสของน้ําเป็นกระบวนการทางเทอร์โมเคมีที่ใช้ความร้อนเพื่อสลายน้ําให้เป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน แม้ว่าวิธีนี้จะมีประสิทธิภาพในแง่ของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน แต่ก็ต้องใช้อุณหภูมิสูงและเงื่อนไขเฉพาะ ซึ่งจะทําให้การดําเนินการซับซ้อนมากขึ้น

โฟโตอิเล็กโทรลิซิสพลังงานแสงอาทิตย์ :
Solar photoelectrolysis เป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนแสงแดดเป็นไฟฟ้า ซึ่งจะใช้เพื่อขับเคลื่อนกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสของน้ํา วิธีนี้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน แต่อาจถูกจํากัดด้วยประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์และต้นทุนที่เกี่ยวข้อง

การจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นพื้นที่ที่มีการวิจัยและพัฒนาเนื่องจากมีศักยภาพในการเป็นตัวพาพลังงานที่สะอาดและหลากหลาย ต่อไปนี้เป็นวิธีการจัดเก็บไฮโดรเจนในปัจจุบัน :

การบีบอัดแก๊ส :
ไฮโดรเจนสามารถเก็บไว้ในรูปก๊าซบีบอัดที่ความดันสูงในถังทรงกระบอกเสริมแรง ถังเก็บแรงดันสูงสามารถทําจากเหล็กหรือวัสดุคอมโพสิตเพื่อทนต่อแรงดันสูง อย่างไรก็ตาม การบีบอัดไฮโดรเจนที่แรงดันสูงต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานเฉพาะและอาจนํา

จอแอลซีดี

เซลล์สีจะเต็มปรับแท่ง ผลึกเหลว ซึ่งกำหนดปริมาณของแสงที่ผ่านไป ทีวี led ว่า เพียงเราเปลี่ยนแสงไฟแอลซีดีทีวี

ไปสู่การสูญเสียพลังงาน

การทําให้เป็นของเหลว :
ไฮโดรเจนสามารถทําให้เย็นลงและทําให้เป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ํามาก (ต่ํากว่า -253 องศาเซลเซียส) เพื่อการจัดเก็บความหนาแน่นพลังงานสูง การจัดเก็บในรูปของเหลวช่วยลดปริมาตรที่ไฮโดรเจนครอบครอง แต่ต้องใช้อุปกรณ์ทําความเย็นราคาแพงและการสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสําคัญในระหว่างกระบวนการทําให้เป็นของเหลว

การดูดซับบนวัสดุที่เป็นของแข็ง :
ไฮโดรเจนสามารถดูดซับลงบนวัสดุที่เป็นของแข็งที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุน เช่น ถ่านกัมมันต์ ซีโอไลต์ โลหะอินทรีย์ที่มีรูพรุน (MOFs) หรือวัสดุไฮบริดอินทรีย์-อนินทรีย์ วัสดุเหล่านี้มีพื้นที่ผิวจําเพาะขนาดใหญ่และสามารถดูดซับไฮโดรเจนที่ความดันปานกลางและอุณหภูมิแวดล้อม อย่างไรก็ตาม การดูดซับไฮโดรเจนสามารถย้อนกลับได้ แต่ต้องใช้แรงดันสูงในการคายน้ํา

การจัดเก็บสารเคมี :
ไฮโดรเจนสามารถเก็บไว้ในรูปของสารประกอบทางเคมีที่ปล่อยออกมาเมื่อถูกย่อยสลาย ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนสามารถเก็บไว้ในรูปของโลหะไฮไดรด์หรือสารประกอบอินทรีย์ เช่น ไฮไดรด์อินทรีย์ การปล่อยไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้จากการให้ความร้อนการเร่งปฏิกิริยาหรือวิธีการอื่น ๆ อย่างไรก็ตาม ระบบจัดเก็บสารเคมีอาจมีข้อกําหนดเฉพาะในแง่ของอุณหภูมิ ความดัน และการสร้างวัสดุใหม่

การจัดเก็บใต้ดิน :
ไฮโดรเจนสามารถเก็บไว้ใต้ดินในรูปแบบทางธรณีวิทยาที่เหมาะสมเช่นชั้นหินอุ้มน้ําเกลือโพรงธรรมชาติหรืออ่างเก็บน้ําที่มีรูพรุน ที่เก็บข้อมูลใต้ดินมีความจุขนาดใหญ่และสามารถลดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยและโครงสร้างพื้นฐาน อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ต้องการแหล่งธรณีวิทยาที่เหมาะสมและเทคนิคการจัดเก็บที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้

ไฮโดรเจนมีการใช้งานที่หลากหลายในภาคส่วนต่างๆ เนื่องจากลักษณะเฉพาะ รวมถึงความเก่งกาจ ความสะอาดเมื่อผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน และศักยภาพในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การใช้งานที่เป็นไปได้บางประการของไฮโดรเจน ได้แก่ :

ความคล่องตัวที่สะอาด :
รถยนต์ไฮโดรเจน เช่น รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิง PEMFC

PEMFCs ใช้เมมเบรนโพลีเมอร์ เซลล์เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ เซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) :

รถประจําทาง รถบรรทุก และรถไฟ เป็นทางเลือกที่สะอาดสําหรับรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน พวกเขาผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการรวมไฮโดรเจนกับออกซิเจนจากอากาศสร้างน้ําและความร้อนเป็นผลพลอยได้เท่านั้นลดการปล่อยมลพิษทางอากาศและก๊าซเรือนกระจก

การจัดเก็บพลังงาน :
ไฮโดรเจนสามารถใช้เป็นวิธีการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ รวมถึงการจัดเก็บพลังงานที่ผลิตโดยแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม ไฟฟ้าส่วนเกินสามารถใช้ในการผลิตไฮโดรเจนโดยอิเล็กโทรลิซิสของน้ําแล้วเก็บไว้เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือแหล่งพลังงานในภายหลัง

การผลิตภาคอุตสาหกรรม :
ไฮโดรเจนใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีสําหรับการผลิตแอมโมเนียใช้ในการผลิตปุ๋ยเช่นเดียวกับในการผลิตสารเคมีต่าง ๆ รวมถึงเมทานอลไฮโดรเจนคลอรีนและไฮโดรคาร์บอน นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นสารรีดิวซ์ในการผลิตเหล็กและโลหะอื่นๆ

การผลิตไฟฟ้า :
เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิง PEMFC

PEMFCs ใช้เมมเบรนโพลีเมอร์ เซลล์เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ เซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) :

ไฮโดรเจนสามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยวิธีที่สะอาดและมีประสิทธิภาพสําหรับการใช้งานทั้งแบบอยู่กับที่และแบบเคลื่อนที่ พวกเขาจะใช้ในอาคารพาณิชย์และที่อยู่อาศัยเป็นแหล่งสํารองของไฟฟ้าหรือเป็นแหล่งพลังงานหลัก นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโครงข่ายไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการสูงสุด

Cเครื่องทําความร้อนที่อยู่อาศัยและพาณิชยกรรม :
ไฮโดรเจนสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนในที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์แทนที่ก๊าซธรรมชาติหรือน้ํามันเตา หม้อไอน้ําไฮโดรเจนกําลังได้รับการพัฒนาและอาจเป็นทางเลือกคาร์บอนต่ําสําหรับอาคารทําความร้อน

การใช้งานพื้นที่ :
ในอุตสาหกรรมอวกาศไฮโดรเจนถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนยานปล่อยอวกาศโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนบนของจรวด ไฮโดรเจนเหลวมักใช้เป็นตัวขับเคลื่อนเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและการเผาไหม้ที่สะอาด