L'hydrogène (H2) est essentiel dans la transition énergétique vers un monde neutre en carbone. L'H2 est utilisé depuis des décennies dans des secteurs traditionnels tels que les raffineries (pour l'hydrotraitement), la pétrochimie et les engrais (ammoniac). La production d'H2 se fait généralement par reformage du méthane à la vapeur (SMR) à partir de gaz naturel (= H2 gris), ce qui génère d'importants volumes de CO2. Les réglementations sont de plus en plus strictes en matière de capture des émissions de CO2 à l'aide de technologies CCS (= H2 bleu). De nouvelles technologies, basées sur un processus d'électrolyse de l'eau alimenté par de l'électricité renouvelable, font rapidement leur apparition. De cette manière, l'H2 est produit sans émissions de CO2 (= H2 vert) et peut être utilisé comme vecteur d'énergie propre ou comme composant de base pour des carburants de transport propres.

• Production d'H2 vert : il existe différentes technologies d'électrolyse, basées sur l'électrolyse alcaline liquide (AEL), les membranes à échange de protons (PEM) ou les oxydes solides (SOE). Chaque technologie présente ses avantages et ses inconvénients.
• Transport et stockage de l'H2 vert : différentes options de transport sont utilisées et se trouvent à différents stades de maturité : H2 liquide à -253 °C, H2 gazeux comprimé (pipelines, ~80 bars), converti en ammoniac (NH3) pour faciliter sa manipulation (à 20 bars ou à -33 °C), converti en un vecteur d'hydrogène organique liquide (principalement des dérivés du pétrole, tels que le toluène ou le méthanol / liquide à 1 bar).
• Conversion de l'hydrogène vert : les procédés typiques comprennent le procédé Haber-Bosch pour convertir l'hydrogène avec de l'azote en ammoniac vert, et le procédé Fischer-Tropsch pour convertir l'hydrogène avec du CO en carburants liquides. Ces deux procédés sont complexes et nécessitent des applications de maintien de la température.