El hidrógeno es el elemento más ligero y más abundante del universo. A temperatura ambiente es un gas incoloro e inodoro cuya densidad es aproximadamente una catorceava parte de la del aire, y es uno de los vectores energéticos más prometedores para la transición energética en curso. Su mayor uso industrial es la síntesis de amoníaco: mediante el proceso Haber-Bosch, el hidrógeno reacciona con el nitrógeno a alta temperatura y presión sobre un catalizador para formar amoníaco, que después se transforma en urea, nitrato de amonio y otros fertilizantes nitrogenados que sostienen la producción mundial de alimentos. La industria del refino consume enormes volúmenes de hidrógeno para el hidrocraqueo, la hidrodesulfuración y el hidrotratamiento, convirtiendo el petróleo pesado en gasolina y diésel y eliminando azufre, nitrógeno y metales para obtener combustibles más limpios.
En el sector energético, las pilas de combustible de hidrógeno combinan hidrógeno y oxígeno por vía electroquímica para generar electricidad emitiendo solo agua, y alimentan vehículos de pila de combustible, tranvías, sistemas de energía de respaldo y centrales distribuidas; el hidrógeno verde se considera además un combustible alternativo clave para industrias difíciles de descarbonizar, como el acero, la química y el transporte marítimo pesado. La industria aeroespacial emplea hidrógeno líquido con oxígeno líquido como propelente principal de cohetes, con alto empuje y una combustión limpia. El hidrógeno también se usa para hidrogenar aceites vegetales líquidos y obtener margarina y manteca vegetal, para proteger el baño de estaño en la fabricación de vidrio flotado frente a la oxidación y como gas reductor y de protección en el crecimiento de monocristales de silicio y germanio. Se elige el hidrógeno precisamente porque tiene el mayor poder calorífico por unidad de masa, un poder reductor extremadamente fuerte y productos de reacción limpios.
El agua (H2O) es el compuesto más conocido del hidrógeno y abarca el consumo humano, el riego, la refrigeración industrial, la generación de energía y los disolventes químicos en prácticamente todos los sectores, además de constituir el medio de la vida. El amoníaco (NH3) no solo es un fertilizante nitrogenado directo, sino también la materia prima del ácido nítrico, la sosa, el acrilonitrilo y numerosas aminas; el amoníaco líquido es en sí mismo un refrigerante común de baja temperatura y un agente reductor en la desnitrificación de gases de combustión. El peróxido de hidrógeno (H2O2), llamado popularmente agua oxigenada, se descompone únicamente en agua y oxígeno, por lo que se usa ampliamente como blanqueante de pasta de papel y textiles, desinfectante de agua potable, blanqueante en el procesado de alimentos y oxidante respetuoso con el medio ambiente, y también se emplea mucho en la limpieza de semiconductores. El cloruro de hidrógeno (HCl) se disuelve en agua para formar ácido clorhídrico, un ácido fuerte fundamental usado en el decapado del acero, la acidificación de pozos petrolíferos, el tratamiento de superficies metálicas y la producción de clorometanos y PVC, así como en el control del pH y la preparación de sales de cloruro.
