L'idrogeno (H2) si combina in modo esplosivo con l'ossigeno (O2) per formare acqua (H2O). La reazione è esotermica, cioè libera energia. L'idrogeno e l'ossigeno sono stati quindi utilizzati per decenni come carburante per missili, non per un beneficio per l'ambiente, ma perché l'intero peso del carburante viene incendiato. Il fatto che il processo sia una combustione pulita ha suggerito ad alcuni, negli anni '90, che sarebbe stato ecologico espandere il suo uso anche come carburante per auto. Sebbene l'idea sia stata rapidamente respinta per motivi scientifici, l'idea ha conosciuto una rinascita negli ultimi anni.
I fautori dell'idrogeno come combustibile ritengono che il passaggio dagli idrocarburi all'idrogeno sia vantaggioso per l'ambiente. Nello specifico, pubblicizzano la pulizia con cui l'idrogeno brucia, producendo solo energia e acqua. Questo però ignora la fine della produzione, che è altamente inquinante.
Circa il 95 percento dell'idrogeno attualmente prodotto negli Stati Uniti proviene dalla lavorazione del gas naturale chiamata "riformazione del metano a vapore". Sebbene il processo utilizzi il gas naturale, la produzione crea una grande quantità di CO2, l'opposto dell'impressione dei sostenitori del carburante a idrogeno dare.
La separazione di idrogeno e ossigeno per idrolisi (usando l'elettricità) è molto meno popolare del reforming del metano a vapore perché è così inefficiente; solo circa il 70 per cento. Secondo il documentario "Who Killed the Electric Car?" un'auto a celle a combustibile alimentata a idrogeno prodotta con elettricità utilizza da tre a quattro volte più energia di un'auto alimentata a batterie. Questa differenza dovrebbe aumentare man mano che la tecnologia delle batterie continua a migliorare.
La perdita di idrogeno può verificarsi durante molte fasi della sua produzione e utilizzo. Science Magazine ha riportato nel giugno 2003 che la perdita di idrogeno dall'uso diffuso di carburante a idrogeno divorerebbe l'ozono più velocemente dei CFC. I clorofluorocarburi sono vietati in tutto il mondo per prevenire il deterioramento dello strato protettivo di ozono.
Le auto a idrogeno danneggiano ulteriormente l'ambiente distraendo dall'efficienza molto maggiore delle auto elettriche. L'ingegnere di ricerca Wally Rippel di AeroVironment ha avanzato l'argomento che GM e Shell stanno spingendo avanti le celle a combustibile a idrogeno come un modo per distrarre il pubblico con una tecnologia che è troppo lontana nel futuro per danneggiare la domanda attuale e quindi agisce per preservare lo status quo. Al contrario, il Segretario all'Energia degli Stati Uniti e il premio Nobel Steven Chu hanno chiesto la cancellazione di tutti i 100 milioni di dollari del suo budget DoE per la ricerca sulle celle a combustibile a idrogeno.
Due possibilità che i ricercatori stanno perseguendo per recuperare l'idrogeno come combustibile ecologico sono le seguenti. Argonne National Lab sta studiando la cattura della CO2 durante il processo di reforming del metano a vapore. E i ricercatori in Australia stanno lavorando a una pompa di idrogeno residenziale a energia solare, che crea combustibile per idrogeno mediante idrolisi utilizzando il fotovoltaico sul tetto del proprio garage.