يتكون الكون من مزيج من مجموعة كبيرة من المكونات وكل مكون له دور حيوي في تكوين العالم، تشمل المكونات الأكثر وفرة في الكون الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. الهيدروجين هو المكون الأكثر حدوثًا، حيث يشغل 75٪ من الكون ويلعب دورًا أكبر في استدامة الحياة، بصرف النظر عن مساعدة الأنواع الحية المختلفة على البقاء على قيد الحياة يمكن استخدام الهيدروجين لتوليد الطاقة.
يوجد الهيدروجين في جميع المواد النباتية تقريبًا ويوجد أيضًا بشكل طبيعي في الماء، على الرغم من أن الشمس تحتوي على نسبة أكبر من غاز الهيدروجين إلا أن الغاز خفيف جدًا لدرجة أنه يختفي فعليًا من سطح الأرض عندما تنقله أشعة الشمس، وللحصول على غاز الهيدروجين بشكل فعال يجب تسخيره من الماء أو الغاز الطبيعي أو الكتلة الحيوية.
الهيدروجين هو من أبسط عناصر كوكب الأرض، حيث تتكون كل ذرة من الهيدروجين من بروتون واحد وإلكترون واحد، على هذا النحو فهي وفيرة جدًا لكنها لا توجد حقًا كشكل منفصل من المادة، بدلاً من ذلك يتم دمجه عادةً مع عناصر أخرى، ويتطلب فصل غاز الهيدروجين عن المواد المصاحبة له الكثير من الجهد ولكنه ينتج مصدر طاقة قويًا ونظيفًا تقريبًا، كغاز يمكن استخدامه في خلايا الوقود لتشغيل المحركات.
يُستخرج غاز الهيدروجين من الماء بتقنية تعرف باسم التحليل الكهربائي والتي تتضمن تشغيل تيار كهربائي عالي عبر الماء لفصل ذرات الهيدروجين والأكسجين، كما أن عملية التحليل الكهربائي مكلفة للغاية لأنها تنطوي على نفقات عالية للطاقة.
يتم تسخير الطاقة المستخدمة لتوليد الكهرباء في عملية التحليل الكهربائي من الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي أو الفحم، حيث يمكن أيضًا الاستفادة منه من مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية لضمان عدم وجود انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، حيث لا يزال الحصول على كميات من الهيدروجين بهذه الطريقة قيد البحث لإنشاء طريقة قابلة للتطبيق لتوليدها محليًا بتكلفة منخفضة نسبيًا.
طريقة أخرى لاستخراج غاز الهيدروجين هي إعادة تشكيل بخار الميثان أو استخلاص البخار والذي يستلزم فصل ذرات الهيدروجين في الميثان عن ذرات الكربون، حيث إنها التقنية الحالية المستخدمة للحصول على غاز الهيدروجين بكميات كبيرة، يكمن الجانب السلبي في إصلاح بخار الميثان في أنه ينبعث منه الكثير من غازات الاحتباس الحراري مثل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وهي وصفات للاحتباس الحراري.
للحصول على الكهرباء من غاز الهيدروجين يتم نقلها إلى خلايا الوقود، حيث تتحد مع الأكسجين والنتيجة تفاعل كيميائي يولد الكهرباء والحرارة، يمكن أيضًا حرق غاز الهيدروجين لتشغيل محركات المركبات، المنتجات الثانوية لهذا التفاعل الكيميائي هي الماء والكربون المستخدم في إنتاج الميثان والفحم.
يتم إنتاج الهيدروجين كمنتج ثانوي في صناعات الكلور والقلويات، في وقت سابق تم استخدامه جزئيًا للتطبيقات غير المتعلقة بالطاقة وكان جزء التوازن إما مشتعلًا أو ينفث في الغلاف الجوي، في الوقت الحاضر تم استخدام عنصر الهيدروجين وهو المنتج الثانوي لإنتاج المواد الكيميائية والتطبيقات الأسيرة (الطاقة بشكل أساسي).
يتم إنتاج الهيدروجين أيضاً للتطبيقات غير المولدة للطاقة، على سبيل المثال في صناعات الأسمدة ومصافي البترول، كما تم تطوير وإثبات مجموعات توليد الطاقة الصغيرة التي تعمل بالوقود مثل حافلات خلايا الوقود وثلاث عجلات وعجلتين (دراجات نارية) وأنظمة الاحتراق التحفيزي للقطاعات السكنية والصناعية.