Vodík (H2) se výbušně kombinuje s kyslíkem (O2) za vzniku vody (H2O). Reakce je exotermická, jinými slovy uvolňuje energii. Vodík a kyslík se proto používají jako palivo pro rakety po celá desetiletí, ne kvůli výhodám pro životní prostředí, ale proto, že je zapálena plná hmotnost paliva. To, že tento proces spaluje čisté palivo, již v 90. letech naznačovalo, že by bylo ekologické rozšířit jeho použití i jako palivo pro automobily. Ačkoli byla tato myšlenka z vědeckých důvodů rychle zavržena, v posledních letech došlo k jejímu znovuzrození.
Zastánci vodíku jako paliva věří, že přechod z uhlovodíků na vodíkové palivo je pro životní prostředí výhodný. Konkrétně hovoří o čistotě, s níž hoří vodík, a vyrábí pouze energii a vodu. To však ignoruje konec výroby, který je vysoce znečišťující.
Asi 95 procent vodíku, který se v současné době vyrábí ve Spojených státech, pochází ze zpracování zemního plynu zvaného „reforma parního metanu“. Ačkoli tento proces využívá zemní plyn, výroba vytváří velké množství CO2 - opak toho, co tvrdí zastánci vodíkového paliva dát.
Oddělení vodíku a kyslíku hydrolýzou (pomocí elektřiny) je mnohem méně populární než reformování parním metanem, protože je tak neúčinné; jen asi 70 procent. Podle dokumentu „Kdo zabil elektromobil?“ auto na palivové články poháněné vodíkem vyrobené z elektřiny spotřebuje třikrát až čtyřikrát více energie než auto poháněné bateriemi. Očekává se, že se tento rozdíl bude zvětšovat, jak se bude technologie baterií neustále zlepšovat.
K úniku vodíku může dojít během mnoha kroků jeho výroby a používání. Časopis Science Magazine v červnu 2003 uvedl, že únik vodíku z rozšířeného používání vodíkového paliva by pohltil ozon rychleji než CFC. Chlorfluoruhlovodíky jsou celosvětově zakázány, aby se zabránilo poškození ochranné ozonové vrstvy.
Vodíková auta dále poškozují životní prostředí tím, že odvádějí pozornost od mnohem vyšší účinnosti elektromobilů. Výzkumný inženýr Wally Rippel z AeroVironment uvedl argument, že GM a Shell prosazují vodíkové palivové články jako cestu odvrátit pozornost veřejnosti pomocí technologie, která je v budoucnosti příliš daleko na to, aby poškodila současnou poptávku - a proto se snaží zachovat status quo. Naproti tomu americký ministr energetiky a nositel Nobelovy ceny Steven Chu požadoval zrušení všech 100 milionů USD v jeho rozpočtu DoE na výzkum vodíkových palivových článků.
Dvě možnosti, které vědci sledují, aby zachránili vodík jako palivo šetrné k životnímu prostředí, jsou následující. Argonne National Lab studuje zachycování CO2 během procesu reformování parního metanu. A australští vědci pracují na solárním vodíkovém čerpadle poháněném solární energií - vytvářejí vodíkové palivo hydrolýzou pomocí fotovoltaiky na vlastní střeše garáže.