Waterstof (H) is het meest voorkomende chemische element in het heelal. Toch komt het niet vaak voor dat het element los op zichzelf bestaat. Het vormt namelijk zeer makkelijk moleculen samen met andere elementen. Water (H2O) wordt bijvoorbeeld gevormd door twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. Ook veel andere chemische verbindingen bevatten waterstof.

Waterstofgas (bestaande uit twee gekoppelde waterstofatomen: H2) is zeer ontvlambaar, wat het geschikt maakt als energiedrager. Bij de verbranding van waterstof (een reactie met zuurstof) ontstaat alleen water, zodat het een schone energiebron is.

In de energietransitie wordt waterstof onderzocht en geïmplementeerd als een belangrijke vervanger van fossiele brandstoffen. Naast het gebruik voor energie is waterstof een belangrijke grondstof in de industrie.

Waterstof(gas) is van nature zeer vluchtig en neemt meer volume in dan bijvoorbeeld aardgas. Bovendien ligt het kookpunt onder normale druk zeer laag. Om die reden moet waterstof onder zeer hoge druk of zeer lage temperatuur opgeslagen worden. Alternatief kan de waterstof in combinatie met een andere stof in vloeibare of vaste vorm worden opgeslagen, waarna het met een katalysator op het moment van gebruik kan worden vrijgemaakt.

Omdat waterstof in zeer geringe mate van nature voorkomt op aarde moet het eerst uit andere bronnen gewonnen worden. De meeste waterstof wordt op dit moment verkregen uit aardgas, waar broeikasgassen bij vrijkomen (grijze waterstof). Deze uitstoot kan voorkomen worden door het af te vangen (blauwe waterstof).

Waterstof kan ook uit water worden gewonnen door middel van elektrolyse. Dit vergt veel elektrische energie, waarvan ongeveer 60% verloren gaat. Als de elektriciteit duurzaam is opgewekt, behoort het echter wel tot de schoonste methoden die vallen onder ‘groene waterstof’. Ook biomassa kan als bron dienen voor waterstof.