Водородът (H2) се комбинира експлозивно с кислород (O2), образувайки вода (H2O). Реакцията е екзотермична, с други думи освобождава енергия. Следователно водородът и кислородът се използват като ракетно гориво от десетилетия, не поради полза за околната среда, а защото пълното тегло на горивото се запалва. Това, че процесът е чисто изгарящ, внушава на някои още през 90-те години на миналия век, че би било благоприятно за околната среда да се разшири използването му и като автомобилно гориво. Въпреки че идеята бързо беше отхвърлена на научни основания, през последните години тя преживя ново прераждане.
Привържениците на водорода като гориво смятат, че преминаването от въглеводороди към водородно гориво е изгодно за околната среда. По-конкретно, те рекламират чистотата, с която водородът изгаря, произвеждайки само енергия и вода. Това обаче игнорира край на производството, който е силно замърсител.
Около 95 процента от водорода, произведен в момента в Съединените щати, идва от преработката на природен газ, наречена „реформинг на метан с пара” Въпреки че в процеса се използва природен газ, производството създава много CO2 - обратното на привържениците на впечатлението за водородното гориво дай.
Разделянето на водород и кислород чрез хидролиза (с помощта на електричество) е много по-малко популярно от реформирането на метан с пара, тъй като е толкова неефективно; само около 70 процента. Според документалния филм „Кой е убил електрическия автомобил?“ автомобил с горивни клетки, задвижван от водород, произведен с електричество, използва три до четири пъти повече енергия, отколкото автомобил, задвижван от батерии. Очаква се тази разлика да се разшири, тъй като технологията на батериите продължава да се подобрява.
Изтичането на водород може да възникне по време на много етапи от неговото производство и използване. Science Magazine съобщи през юни 2003 г., че изтичането на водород от широкото използване на водородно гориво би погълнало озона по-бързо, отколкото CFCs. Хлорофлуорвъглеводородите са забранени по целия свят, за да се предотврати влошаване на защитния озонов слой.
Водородните автомобили още повече увреждат околната среда, като отвличат вниманието от далеч по-голямата ефективност на електрическите автомобили. Изследователят Уоли Рипел от AeroVironment излага аргумента, че GM и Shell изтласкват водородните горивни клетки като начин да разсейва обществеността с технология, която е твърде далеч в бъдеще, за да навреди на настоящото търсене - и следователно действа за запазване на статута кво. За разлика от това американският енергиен секретар и нобелист Стивън Чу призова за отмяна на всичките 100 милиона долара в неговия бюджет на DoE за изследвания на водородни горивни клетки.
Две възможности, които изследователите преследват, за да спасят водорода като екологично гориво, са следните. Националната лаборатория Argonne изучава улавянето на CO2 по време на процеса на реформиране на парния метан. А изследователите в Австралия работят върху соларна задвижвана водородна помпа - създавайки водородно гориво чрез хидролиза, използвайки фотоволтаици на собствения си покрив на гараж.