Hydrogen (H2) kombineres eksplosivt med oksygen (O2) for å danne vann (H2O). Reaksjonen er eksoterm, med andre ord frigjør den energi. Hydrogen og oksygen har derfor blitt brukt som rakettdrivstoff i flere tiår, ikke på grunn av en fordel for miljøet, men fordi drivstoffets fulle vekt antennes. At prosessen er renbrenning, foreslo noen på 1990-tallet at det ville være miljøvennlig å utvide bruken også som bildrivstoff. Selv om ideen raskt ble avvist på vitenskapelig grunnlag, har ideen opplevd en gjenfødelse de siste årene.
Tilhengere av hydrogen som drivstoff mener at en bytte fra hydrokarboner til hydrogenbrensel er fordelaktig for miljøet. Spesielt viser de renheten som hydrogen brenner med, og produserer bare energi og vann. Dette ignorerer imidlertid produksjonsenden, som er sterkt forurensende.
Cirka 95 prosent av hydrogenet som for øyeblikket produseres i USA kommer fra prosessering av naturgass kalt "dampmetanreformering". Selv om prosessen bruker naturgass, skaper produksjonen mye CO2 - det motsatte av inntrykkstilhengerne av hydrogenbrensel gi.
Separasjonen av hydrogen og oksygen ved hydrolyse (ved bruk av elektrisitet) er mye mindre populær enn dampmetanreformering fordi den er så ineffektiv; bare rundt 70 prosent. I følge dokumentaren "Hvem drepte elbilen?" en drivstoffcellebil drevet av hydrogen laget med elektrisitet bruker tre til fire ganger mer energi enn en bil drevet av batterier. Denne forskjellen forventes å øke etter hvert som batteriteknologien fortsetter å forbedre seg.
Hydrogenlekkasje kan oppstå i mange trinn av produksjonen og bruken. Science Magazine rapporterte i juni 2003 at hydrogenlekkasje fra utstrakt bruk av hydrogenbrensel ville sluke ozon raskere enn CFC. Klorfluorkarboner er forbudt over hele verden for å forhindre forringelse av det beskyttende ozonlaget.
Hydrogenbiler skader miljøet ytterligere ved å distrahere fra den langt større effektiviteten til elbiler. Forskningsingeniør Wally Rippel fra AeroVironment fremmet argumentet om at GM og Shell presser frem hydrogenbrenselceller som en måte å distrahere publikum med en teknologi som er for langt i fremtiden til å skade den nåværende etterspørselen - og handler derfor for å bevare statusen quo. I kontrast har den amerikanske energisekretæren og nobelisten Steven Chu bedt om å kansellere alle $ 100 millioner i sitt DoE-budsjett for forskning på hydrogenbrenselceller.
To muligheter forskere etterstreber for å berge hydrogen som et miljøvennlig drivstoff er som følger. Argonne National Lab studerer CO2-fangst under dampmetanreformeringsprosessen. Og forskere i Australia jobber med en soldrevet bolighydrogenpumpe - og skaper hydrogenbrensel ved hydrolyse ved hjelp av solceller på eget garasjetak.
