ภายใต้สภาวะมาตรฐานไฮโดรเจนเป็นก๊าซของโมเลกุลไดอะตอมิกที่มีสูตรH₂ซึ่งเรียกอย่างเป็นทางการว่า "ไดไฮโดรเจน" ^{[ 37 ] : 308}แต่ก็เรียกอีกอย่างว่า "ไฮโดรเจนโมเลกุล" ^{[ 38 ]}ง่ายๆ ว่าไฮโดรเจน ไดไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และติดไฟได้^{[ 38 ]} 

ระยะต่างๆ

ไฮโดรเจนเหลว สามารถคงอยู่ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า จุดวิกฤตของไฮโดรเจนที่33 เคลวิน(−240.2 °C; −400.3 °F) [ ^{54 ] อย่างไรก็ตาม}อยู่ในสถานะของเหลวอย่างสมบูรณ์ที่ความดันบรรยากาศไฮโดรเจนต้องถูกทำให้เย็นลงถึง20.28 K (−252.87 °C; −423.17 °F)ไฮโดรเจนถูกทำให้เป็นของเหลวโดยเจมส์ ดิวาร์ในปี 1898 โดยใช้การทำความเย็นแบบหมุนเวียนและสิ่งประดิษฐ์ของเขาคือกระติกสุญญากาศ^{[ 55 ]}      

ไฮโดรเจนเหลวกลายเป็นไฮโดรเจนแข็งที่ความดันมาตรฐาน ต่ำกว่า จุดหลอมเหลวของไฮโดรเจนที่14.01 K (−259.14 °C; −434.45 °F)มีเฟสของแข็งที่แตกต่างกัน ซึ่งเรียกว่าเฟสI ถึงเฟสV โดยแต่ละเฟสมีการจัดเรียงโมเลกุลที่เป็นลักษณะเฉพาะ^{[ 56 ]}เฟสของเหลวและของแข็งสามารถอยู่ร่วมกันได้ที่จุดสามสถานะส่วนผสมนี้เรียกว่าไฮโดรเจนเหลว^{[ 57 ]}     

ไฮโดรเจนโลหะซึ่งเป็นเฟสที่เกิดขึ้นภายใต้ความดันสูงมาก (เกิน400 พันล้านPa (58,000,000 psi ) ) เป็นตัวนำไฟฟ้า เชื่อกันว่ามีอยู่ลึกภายในดาวเคราะห์ยักษ์เช่นดาวพฤหัสบดี^{[ 56 ] [ 58 ]}   

เมื่อแตกตัวเป็นไอออน^{ไฮโดรเจน}จะกลายเป็นพลาสมานี่คือรูปแบบที่ไฮโดรเจนมีอยู่ภายในดาวฤกษ์^[ 59 ^]

ในปี ค.ศ. 1671 โรเบิร์ต บอยล์ นักวิทยาศาสตร์ชาวไอริช ได้ค้นพบและอธิบายปฏิกิริยาระหว่าง ผง เหล็กกับกรด เจือจาง ซึ่งส่งผลให้เกิดก๊าซไฮโดรเจน^{[ 62 ] [ 63 ]} บอยล์ไม่ได้สังเกตว่าก๊าซนั้นติดไฟได้ แต่ไฮโดรเจนจะมีบทบาทสำคัญในการล้มล้างทฤษฎีการเผาไหม้ของ ฟลอจิสตัน ^{[ 64 ]}

ในปี ค.ศ. 1766 เฮนรี คาเวนดิชเป็นคนแรกที่ตระหนักถึงก๊าซไฮโดรเจนว่าเป็นสารที่แยกต่างหาก โดยตั้งชื่อก๊าซที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดว่า "อากาศที่ติดไฟได้" เขาคาดการณ์ว่า "อากาศที่ติดไฟได้" นั้นแท้จริงแล้วเหมือนกับสารสมมุติ " ฟลอจิสตัน " ^{[ 65 ] [ 66 ]}และพบเพิ่มเติมใน ปี ค.ศ. 1781 ว่าก๊าซดังกล่าวผลิตน้ำเมื่อถูกเผาไหม้ โดยทั่วไปแล้วเขาได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบไฮโดรเจนในฐานะธาตุ^{[ 9 ] [ 8 ]}

ในปี ค.ศ. 1783 อองตวน ลาวัวซิเยร์ได้ระบุธาตุที่ต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อไฮโดรเจน^{[ 67 ]}เมื่อเขาและลาปลาซทำการทดลองซ้ำตามที่คาเวนดิชค้นพบว่าน้ำจะเกิดขึ้นเมื่อไฮโดรเจนถูกเผาไหม้^{[ 8 ]}ลาวัวซิเยร์ผลิตไฮโดรเจนสำหรับการทดลองเกี่ยวกับการอนุรักษ์มวลโดยการใช้เหล็ก โลหะ กับกระแสน้ำที่ไหลผ่านท่อเหล็กที่ร้อนจัดจากไฟการออกซิเดชัน แบบไร้ออกซิเจน ของเหล็กโดยโปรตอนของน้ำที่อุณหภูมิสูงสามารถแสดงเป็นแผนภาพได้ด้วยชุดปฏิกิริยาต่อไปนี้:

• Fe + H₂O FeO +
• 2 Fe + 3 H O → Fe O + 3 H
• 3 Fe + 4 H O → Fe O + 4 H

โลหะหลายชนิดทำปฏิกิริยากับน้ำในลักษณะเดียวกัน ทำให้เกิดไฮโดรเจน^{[ 68 ]}ในบางสถานการณ์ กระบวนการผลิต H นี้ เป็นปัญหา เช่น ในกรณีของการหุ้มเซอร์โคเนียมบนแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์^{[ 69 ]}

ในปี ค.ศ. 1806 มีการใช้ ไฮโดรเจนเพื่อเติมลูกโป่ง^{[ 70 ]} François Isaac de Rivaz สร้าง เครื่องยนต์de Rivaz เครื่อง แรกซึ่งเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ขับเคลื่อนด้วยส่วนผสมของไฮโดรเจนและออกซิเจนในปี ค.ศ. 1806 Edward Daniel Clarkeประดิษฐ์ท่อเป่าลมก๊าซไฮโดรเจนในปี ค.ศ. 1819 โคมไฟDöbereinerและไฟสปอตไลท์ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1823 ไฮโดรเจนถูกทำให้เป็นของเหลวเป็นครั้งแรกโดยJames Dewarใน ปี ค.ศ. 1898 โดยใช้การระบายความร้อนแบบหมุนเวียนและสิ่งประดิษฐ์ของเขาคือกระติกสุญญากาศเขาผลิตไฮโดรเจนแข็งได้ในปีถัดมา^{[ 8 ]}     

หนึ่งในปรากฏการณ์ควอนตัม แรกๆ ที่ถูกสังเกตเห็นอย่างชัดเจน แม้ว่า ยังไม่เข้าใจในขณะนั้น คือการสังเกตของเจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์ ที่ ว่าความจุความร้อนจำเพาะของH2แตกต่างจากของ ก๊าซ ไดอะตอมิก อย่างไม่สามารถ ได้ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิห้อง และเริ่มคล้ายคลึงกับของก๊าซโมโนอะตอมิกมากขึ้นเรื่อยๆ ที่อุณหภูมิเยือกแข็ง ตามทฤษฎีควอนตัม พฤติกรรมนี้เกิดจากระยะห่างของระดับพลังงานการหมุน ( ควอนตั ม ) ซึ่งมีระยะห่างกว้างเป็นพิเศษในH2เนื่องจากมวลต่ำ ระดับที่มีระยะห่างกว้างเหล่านี้ขัดขวางการแบ่งพลังงานความร้อนอย่างเท่าเทียมกันไปสู่การเคลื่อนที่แบบหมุนในไฮโดรเจนที่อุณหภูมิต่ำ ก๊าซไดอะตอมิกที่ประกอบด้วยอะตอมที่หนักกว่าไม่มีระดับที่มีระยะห่างกว้างเช่นนี้และไม่แสดงผลเช่นเดียวกัน^{[ 71 ]}

การมีอยู่ของแอนไอออนไฮไดรด์ได้รับการเสนอแนะโดยGilbert  N. Lewisใน ปี 1916 สำหรับสารประกอบคล้ายเกลือกลุ่มที่ 1และกลุ่มที่ 2  ใน ปี 1920 Moers ได้ทำการแยกด้วยไฟฟ้า ลิเธียมไฮไดรด์หลอมเหลว( LiH) ทำให้เกิดไฮโดรเจนในปริมาณที่พอดี กับ ขั้วบวก^{[ 72 ]} 

เนื่องจากโครงสร้างอะตอมที่เรียบง่ายซึ่งประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่านั้นอะตอมไฮโดรเจนพร้อมกับสเปกตรัมของแสงที่ผลิตจากมันหรือถูกดูดซับโดยมัน จึงเป็นศูนย์กลางในการพัฒนาทฤษฎีโครงสร้างอะตอม^{[ 73 ]}ระดับพลังงานของไฮโดรเจนสามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำพอสมควรโดยใช้แบบจำลองอะตอมของบอร์ ซึ่งอิเล็กตรอน "โคจร" รอบโปรตอน เช่นเดียวกับที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม อิเล็กตรอนและโปรตอนถูกยึดไว้ด้วยกันโดยแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตในขณะที่ดาวเคราะห์และวัตถุท้องฟ้าถูกยึดไว้ด้วยแรงโน้มถ่วงเนื่องจากการแบ่งส่วนโมเมนตัมเชิงมุม ที่ บอร์ตั้งสมมติฐานไว้ในกลศาสตร์ควอนตัม ยุคแรก อิเล็กตรอนใน แบบจำลอง ของบอร์จึงสามารถครอบครองระยะห่างที่อนุญาตจากโปรตอนได้เท่านั้น และด้วยเหตุนี้จึงมีพลังงานที่อนุญาตได้เพียงบางค่าเท่านั้น^{[ 74 ]}

ตำแหน่งอันเป็นเอกลักษณ์ของไฮโดรเจนในฐานะอะตอมที่เป็นกลางเพียงอะตอมเดียวที่สามารถแก้สมการชโรดิงเกอร์ ได้โดยตรงนั้น มีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อความเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัมผ่านการสำรวจพลังงานของมัน ^{[ 75 ]}ยิ่งไปกว่านั้น การศึกษาความเรียบง่ายที่สอดคล้องกันของโมเลกุลไฮโดรเจนและไอออนบวก ที่สอดคล้องกัน H + 2นำมาซึ่งความเข้าใจในธรรมชาติของพันธะเคมี ซึ่งเกิดขึ้นไม่นานหลังจากที่การรักษาอะตอมไฮโดรเจน ด้วยกลศาสตร์ควอนตัมได้รับการพัฒนาในช่วงกลางทศวรรษ 1920 ^{[ 76 ]}

เรือเหาะที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน

เนื่องจากH2มีความหนาแน่นเพียง 7% ของอากาศ จึงเคยถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะยกตัวในบอลลูนและเรือเหาะ [ ^{77 ] บอลลูน}ที่บรรจุไฮโดรเจนลูกแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยJacques Charlesในปี 1783 ไฮโดรเจนเป็นก๊าซยกตัวสำหรับการเดินทางทางอากาศรูปแบบแรกที่เชื่อถือได้ หลังจากที่Henri Giffardได้ประดิษฐ์เรือเหาะที่ยกตัวด้วยไฮโดรเจนลำแรกขึ้นในปี 1852 เคานต์ Ferdinand von Zeppelinชาวเยอรมันได้ส่งเสริมแนวคิดเกี่ยวกับเรือเหาะแบบแข็งที่ยกตัวด้วยไฮโดรเจน ซึ่งต่อมาเรียกว่าZeppelinsโดยลำแรกได้ทำการบินครั้งแรกในปี 1900 ^{[ 8 ]}เที่ยวบินตามตารางเวลาปกติเริ่มขึ้นในปี 1910 และเมื่อสงครามโลกครั้งที่ 1 ปะทุขึ้นในเดือนสิงหาคม1914 พวกเขาได้ขนส่งผู้โดยสาร 35,000 คนโดยไม่มีเหตุการณ์ร้ายแรงใดๆ เรือเหาะที่ยกตัวด้วยไฮโดรเจนในรูปแบบของเรือเหาะถูกใช้เป็นแพลตฟอร์มสังเกตการณ์และเครื่องบินทิ้งระเบิดในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา^{[ 78 ]}         

การข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกแบบไม่หยุดพักครั้งแรกเกิดขึ้นโดยเรือเหาะR34 ของอังกฤษ ในปี 1919 และบริการผู้โดยสารปกติกลับมาดำเนินการอีกครั้งในช่วง ทศวรรษ 1920 ไฮโดรเจนถูกใช้ในเรือเหาะฮินเดนเบิร์กซึ่งเกิดไฟไหม้เหนือรัฐนิวเจอร์ซีย์เมื่อวันที่ 6 พฤษภาคม 1937 ^{[ 8 ]}ไฮโดรเจนที่บรรจุอยู่ในเรือเหาะเกิดการลุกไหม้ อาจเกิดจากไฟฟ้าสถิต และลุกเป็นไฟ^{[ 79 ]}หลังจากภัยพิบัติ นี้ การเดินทางด้วยเรือเหาะไฮโดรเจนเชิงพาณิชย์^จึงยุติลงไฮโดรเจนยังคงถูกใช้แทนฮีเลียม ซึ่งไม่ติดไฟแต่มีราคาแพงกว่า ในฐานะก๊าซยกตัวสำหรับบอลลูนตรวจอากาศ [ ^{80 ]}    

H₂ มีปฏิกิริยาค่อนข้างต่ำ พื้นฐานทางอุณหพลศาสตร์ของ ที่ต่ำนี้คือ พันธะ H–Hที่แข็งแรงมากโดยมีพลังงานการสลายพันธะเท่ากับ435.7 kJ/mol  [ ^{81 ] มัน} ก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนที่เรียกว่าสารเชิงซ้อนไดไฮโดรเจน สปีชีส์เหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับขั้นตอนแรกๆ ในการโต้ตอบของไฮโดรเจนกับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ ตามการเลี้ยวเบนของนิวตรอนโลหะและอะตอม H สอง อะตอมก่อตัวเป็นรูปสามเหลี่ยมในสารเชิงซ้อนเหล่านี้พันธะ HHยังคงอยู่แต่ยืดออก พวกมันมีฤทธิ์เป็นกรด^{[ 82 ]}

แม้ว่า ไอออน H + 3จะแปลกใหม่บนโลก แต่ก็พบได้ทั่วไปในจักรวาล มันเป็นสปีชีส์รูปสามเหลี่ยม เช่นเดียวกับสารประกอบไดไฮโดรเจนที่กล่าวถึงข้างต้น เป็นที่รู้จักกันในชื่อไฮโดรเจนโมเลกุลที่ถูกโปรตอนหรือไอออนไตรไฮโดรเจน^{[ 83 ]} 

ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับคลอรีนเพื่อผลิตHClและทำปฏิกิริยากับโบรมีนเพื่อผลิตHBrผ่านปฏิกิริยาลูกโซ่ปฏิกิริยานี้ต้องการตัวเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น ในกรณีของ Br₂ ไดโบรมีนจะถูกแยกออก: Br₂ + (แสง UV) → 2Br• ที่แพร่กระจายจะใช้โมเลกุลไฮโดรเจนและผลิตHBr รวมถึงอะตอม Br และ H ด้วย     

สุดท้ายคือปฏิกิริยาสิ้นสุด:

บริโภคอะตอมที่เหลืออยู่^{[ 84 ] : 289}

การเติม H2 ลงสารประกอบ อินทรีย์ ไม่อิ่มตัวเช่นแอลคีนและแอลไคน์เรียกว่าไฮโดรจี เนชัน แม้ว่าปฏิกิริยาจะเอื้อต่อพลังงานแต่ก็ไม่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติแม้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น ในกรณีที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น แพลทินัมหรือนิกเกลที่บดละเอียดปฏิกิริยาจะดำเนินไปที่อุณหภูมิห้อง^{[ 85 ] : 477}

ไฮโดรเจนสามารถมีอยู่ในสถานะออกซิเดชัน ทั้ง +1 และ −1 โดยสร้างสารประกอบผ่านพันธะไอออนิกและ พันธะโคเวเลนต์ ธาตุนี้เป็นส่วนประกอบของสารหลากหลายชนิด รวมถึงน้ำไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบอินทรีย์ อื่น ๆ อีกมากมาย ^{[ 86 ]} ไอออน H ⁺ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าโปรตอนเนื่องจากมีโปรตอนเพียงตัวเดียวและไม่มีอิเล็กตรอน เป็นส่วนสำคัญในเคมีกรด-เบสแม้ว่าโปรตอนจะไม่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระก็ตาม ใน กรอบ ของ Brønsted –Lowryกรดถูกกำหนดโดยความสามารถในการบริจาคไอออน H ⁺ให้กับเบส^{[ 87 ]}   

ไฮโดรเจนสร้างสารประกอบหลากหลายชนิดกับคาร์บอนซึ่งเรียกว่าไฮโดรคาร์บอน และมีความหลากหลายมากยิ่งขึ้นกับธาตุอื่นๆ ( เฮเทอโรอะตอม ) ทำให้เกิดสารประกอบอินทรีย์หลากหลายชนิดที่มักเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต^{[ 86 ]}

สารประกอบไฮโดรเจนที่มีไฮโดรเจนในสถานะออกซิเดชัน −1 เรียกว่าไฮไดรด์ซึ่งมักจะเกิดขึ้นระหว่างไฮโดรเจนและโลหะ ไฮไดรด์อาจเป็นไอออนิก (หรือที่เรียกว่าเกลือ) โควาเลนต์ หรือโลหะ เมื่อได้รับความร้อน H2 ทำปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไลน์และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้ได้ไฮไดรด์ไอออนิกที่มีสูตร MH และ MH2 ลำดับ สารประกอบผลึกคล้ายเกลือเหล่านี้มีจุดหลอมเหลวสูงและทั้งหมดทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อปลดปล่อยไฮโดรเจน ไฮไดรด์โควาเลนต์ ได้แก่โบเรนและอะลูมิเนียมไฮไดรด์พอ ลิเมอร์ โลหะ ทรานซิชันสร้างโลหะไฮไดรด์ผ่านการละลายของไฮโดรเจนเข้าไปในโลหะอย่างต่อเนื่อง^{[ 88 ]}ไฮไดรด์ที่รู้จักกันดีคือ ลิเธี อะลูมิเนียมไฮไดรด์ : แอนไอออน[ AlH4 ] ⁻มีศูนย์กลางไฮไดรด์ที่ยึดติดกับ Al(III) อย่างแน่นหนา^{[ 89 ]}บางทีอนุกรมไฮไดรด์ที่ครอบคลุมมากที่สุดก็คือโบเรนซึ่งเป็นสารประกอบที่ประกอบด้วยโบรอนและไฮโดรเจนเท่านั้น^{[ 90 ]} 

ไฮไดร ด์สามารถจับกับ ธาตุ ที่มีประจุบวก เหล่านี้ ไม่เพียงแต่ในฐานะ ลิแกนด์ปลายทางเท่านั้นแต่ยังรวมถึงลิแกนด์ เชื่อมต่อด้วย ในไดโบเรน  B2H6 )อะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอมเป็นลิแกนด์ปลายทาง ในขณะที่อีกสองอะตอมเชื่อมต่อระหว่างอะตอมโบรอนสองอะตอม^{[ 25 ]}

เมื่อพันธะกับ ธาตุ ที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติ วิตีสูงกว่า โดยเฉพาะฟลูออรีนออกซิเจนหรือไนโตรเจนไฮโดรเจนสามารถมีส่วนร่วมในพันธะแบบไม่ใช้โคเวเลนต์ที่มีความแข็งแรงปานกลางกับธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าที่มี อิเล็กตรอน คู่โดดเดี่ยวเช่น ออกซิเจนหรือไนโตรเจน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าพันธะไฮโดรเจนซึ่งมีความสำคัญต่อเสถียรภาพของโมเลกุลทางชีวภาพหลายชนิด^{[ 91 ] : 375 [ 92 ]}พันธะไฮโดรเจนเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลความหนืดความสามารถในการละลาย จุดหลอมเหลวและจุดเดือด และแม้กระทั่งพลวัตการพับตัวของโปรตีน^{[ 93 ]}

ในน้ำ พันธะไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในอุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยา พันธะไฮโดรเจนสามารถเปลี่ยนเป็นการถ่ายโอนโปรตอนได้ ภายใต้ทฤษฎีกรด-เบส ของ Brønsted -Lowry กรดเป็นผู้ให้โปรตอน ในขณะที่เบสเป็นผู้รับโปรตอน^{[ 94 ] : 28} โปรตอนเปล่า ( H ⁺ ) โดยพื้นฐานแล้วไม่สามารถดำรงอยู่ได้ในสิ่งอื่นใดนอกจากสุญญากาศ มิฉะนั้นมันจะเกาะติดกับอะตอม ไอออน หรือโมเลกุลอื่น แม้แต่สารเคมีที่เฉื่อยชาอย่างมีเทนก็สามารถถูกโปรตอนได้ คำว่า "โปรตอน" ถูกใช้ในความหมายกว้างๆ และเชิงเปรียบเทียบเพื่ออ้างถึงไอออน ไฮโดรเจนที่ละลายอยู่ในตัวทำละลาย ซึ่งเกาะติดกับสารเคมีชนิดอื่น โดยใช้สัญลักษณ์" H ⁺ " โดยไม่มีนัยยะใดๆ ว่าโปรตอนเดี่ยวๆ ใดๆ ดำรงอยู่อย่างอิสระในสารละลายในฐานะสปีชีส์ เพื่อหลีกเลี่ยงนัยยะของโปรตอนเปล่าในสารละลาย บางครั้งสารละลายกรดในน้ำจึงถือว่ามี " ไอออน ไฮโดรเนียม " ( [ H O] ⁺ ) หรือที่แม่นยำกว่านั้นคือ[ H O ] ^{+ [ 95 ]}พบไอออนออกโซเนียมอื่นๆ เมื่อน้ำอยู่ในสารละลายกรดร่วมกับตัวทำละลายอื่นๆ ^{[ 96 ]}  

ความเข้มข้นของโปรตอนที่ถูกละลายเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดค่า pHของสารละลาย ซึ่ง เป็นมาตราส่วนลอการิทึมที่สะท้อนถึงความเป็นกรดหรือความเป็นเบส ค่า pH ที่ต่ำกว่าบ่งชี้ถึงความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเนียมที่สูงกว่า ซึ่งสอดคล้องกับสภาวะที่เป็นกรดมากขึ้น^{[ 97 ]}

ไฮโดรเจนในรูปอะตอม H เป็นธาตุเคมีที่มี มากที่สุด ในจักรวาล คิดเป็น 75% ของสสารปกติโดยมวล [ ^{98 ]}และมากกว่า 90% โดยจำนวนอะตอม^{[ 99 ]}ในจักรวาลยุคแรกโปรตอนก่อตัวขึ้นในวินาทีแรกหลังจากบิ๊กแบง อะตอมไฮโดรเจนที่เป็นกลางก่อ ^ตัวขึ้นประมาณ 370,000 ปีต่อมาในช่วงยุคการรวมตัวใหม่ขณะที่จักรวาลขยายตัวและพลาสมาเย็นตัวลงมากพอที่อิเล็กตรอนจะยังคงยึดติดกับโปรตอนได้^{[ 100 ]} 

ในทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ไฮโดรเจนที่เป็นกลางในตัวกลางระหว่างดาวเรียกว่าH  Iและไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นไอออนเรียกว่าH II  [ ^{101 ] รังสี}จากดาวฤกษ์ทำให้ H  I แตกตัวเป็นไอออนกลายเป็น H  II ทำให้เกิดทรงกลมของ H  II ที่แตกตัวเป็นไอออน รอบดาวฤกษ์ ในลำดับเวลาของจักรวาลไฮโดรเจนที่เป็นกลางมีบทบาทเด่นจนกระทั่งการกำเนิดของดาวฤกษ์ในช่วงยุคการแตกตัวเป็นไอออนอีกครั้ง ซึ่งทำให้เกิดฟองของไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นไอออนที่เติบโตและรวมตัวกันในช่วงหลายร้อยล้านปี^{[ 102 ]} สิ่งเหล่านี้เป็นแหล่งกำเนิดของ เส้นไฮโดรเจน 21 เซนติเมตรที่1420 MHz ซึ่งตรวจพบเพื่อสำรวจไฮโดรเจนดั้งเดิม ปริมาณไฮโดรเจนที่เป็นกลางจำนวนมากที่พบในระบบไลแมน-อัลฟาที่ลดทอนลง นั้น เชื่อกันว่าเป็นองค์ประกอบหลักของ ความหนาแน่น ของแบริออน ใน จักรวาล จนถึงค่าเรด ชิฟต์ ที่z = 4 ^{[ 103 ]}

ไฮโดรเจนพบได้ในปริมาณมากในดาวฤกษ์และดาวเคราะห์แก๊สยักษ์เมฆโมเลกุลของH2เกี่ยวข้องกับ การก่อตัว ดาวฤกษ์ไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในการให้พลังงานแก่ดาวฤกษ์ผ่านปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอนในดาวฤกษ์มวลน้อย และผ่านวัฏจักรCNOของปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์ในดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์^{[ 104 ]} 

ไฮโดรเจนโมเลกุลโปรตอน  ( H + 3 ) พบได้ในตัวกลางระหว่างดาวซึ่งเกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนของไฮโดรเจนโมเลกุลโดยรังสีคอสมิกไอออนนี้ยังถูกสังเกตพบในชั้นบรรยากาศตอนบนของดาวพฤหัสบดีด้วยไอออนนี้มีอายุยืนยาวในอวกาศเนื่องจากอุณหภูมิและความหนาแน่นต่ำH + 3เป็นหนึ่งในไอออนที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในจักรวาล และมีบทบาทสำคัญในเคมีของตัวกลางระหว่างดาว^{[ 105 ]}ไฮโดรเจนไตรอะตอมที่เป็นกลางH3 สามารถมีอยู่ เฉพาะในรูปแบบที่ถูกกระตุ้นและไม่เสถียร^{[ 106 ]}

ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสามบนพื้นผิวโลก^{[ 107 ]}โดยส่วนใหญ่อยู่ในสารประกอบทางเคมีเช่นไฮโดรคาร์บอนและน้ำ^{[ 25 ]}ไฮโดรเจนในรูปธาตุปกติจะอยู่ในรูปของก๊าซH ภายใต้สภาวะมาตรฐานมีอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกในความเข้มข้นต่ำมาก (ประมาณ )0.53 ส่วนต่อล้าน บนพื้นฐานโมลาร์^{[ 108 ]} ) เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ทำให้สามารถหลุดออกจากชั้นบรรยากาศได้เร็วกว่าก๊าซที่หนักกว่า แม้จะมีความเข้มข้นต่ำในชั้นบรรยากาศ แต่ไฮโดรเจนบนโลกก็มีปริมาณมากพอที่จะสนับสนุนกระบวนการเผาผลาญของแบคทีเรียหลายชนิด^{[ 109 ]}

มีการค้นพบแหล่งก๊าซไฮโดรเจนใต้ดินขนาดใหญ่ในหลายประเทศ รวมถึงมาลีฝรั่งเศสและออสเตรเลีย^{[ 110} ] ณ ปี 2024 ยังไม่แน่ชัดว่าจะสามารถสกัดไฮโดรเจนใต้ดินได้มากน้อยเพียงใดในเชิง^{เศรษฐกิจ[ 110 ]}

 เกือบทั้งหมดของปริมาณก๊าซไฮโดรเจน ( H2 ในปัจจุบันของโลกผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 111 ] [ 112 ] : 1}โดยมีไฮโดรเจนน้อยกว่า 1% ที่ผลิตโดยเทคโนโลยีปล่อยมลพิษต่ำในปี 2025 ^{[ 113 ]}มีหลายวิธีในการผลิต H2 มีสามวิธีหลักที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ ได้แก่ การปฏิรูปไอน้ำซึ่งมักเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนก๊าซน้ำ การออกซิเดชันบางส่วนของไฮโดรคาร์บอน และการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า^{[ 114 ]}

การปฏิรูปไอน้ำ

ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ผลิตโดยการปฏิรูปมีเทนด้วยไอน้ำ  (SMR) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาระหว่างน้ำและมีเทน^{[ 115 ] [ 116 ]}ดังนั้น ที่อุณหภูมิสูง ( 1,000–1,400 K [730–1,130 °C; 1,340–2,060 °F] ) ไอน้ำ (ไอน้ำ) จะทำปฏิกิริยากับมีเทนเพื่อให้ได้คาร์บอนมอนอกไซด์และH      

CH + H O → CO + 3 H

การผลิต ไฮโดรเจนหนึ่งตัน ด้วยกระบวนการนี้จะปล่อยมลพิษออกมา คาร์บอนไดออกไซด์6.6–9.3 ตัน ^{[ 117 ]}การผลิตวัตถุดิบก๊าซธรรมชาติยังก่อให้เกิดการปล่อยมลพิษ เช่น มีเทน ที่ระบายออกและมีเทนที่รั่วไหลซึ่งมีส่วนทำให้คาร์บอนฟุตพริ้นท์โดยรวมของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นอีกด้วย^{[ 118 ]}

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้ดีที่ความดันต่ำ แต่ก็ยังคงดำเนินการที่ความดันสูง ( 2.0 MPa [20 atm ; 590 inHg ] ) เนื่องจาก ไฮโดรเจนความดันสูงเป็นผลิตภัณฑ์ที่ขายได้ดีที่สุด และ ระบบการทำให้บริสุทธิ์ ด้วยการดูดซับแบบสลับความดัน (PSA) ทำงานได้ดีกว่าที่ความดันสูง ผลิตภัณฑ์ผสมนี้เรียกว่า " ก๊าซสังเคราะห์ " เนื่องจากมักใช้โดยตรงในการผลิตเมทานอลและสารประกอบอื่นๆ อีกมากมายไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ นอกเหนือจากมีเทนสามารถนำมาใช้ผลิตก๊าซสังเคราะห์ได้ โดยมีอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันไป หนึ่งในปัญหาที่ซับซ้อนของเทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมอย่างมากนี้คือการเกิดโค้กหรือคาร์บอน:      

CH → C + 2 H

ดังนั้น การปฏิรูปไอน้ำโดยทั่วไปจะใช้ H2O ส่วนเกินเพิ่มเติมสามารถกู้คืนได้จากไอน้ำโดยใช้คาร์บอนมอนอกไซด์ผ่านปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซน้ำ (WGS) กระบวนการนี้ต้องใช้ ตัว เร่ง ปฏิกิริยา เหล็กออกไซด์ : ^{[ 116 ]}  

CO + → +

บางครั้งไฮโดรเจนถูกผลิตและบริโภคในกระบวนการอุตสาหกรรมเดียวกันโดยไม่ต้องแยกออกจากกัน ในกระบวนการHaberสำหรับการผลิตแอมโมเนียไฮโดรเจนถูกสร้างขึ้นจากก๊าซธรรมชาติ^{[ 119 ]}

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่เข้าใจง่ายในเชิงหลักการ

2 H O(l) → 2 H (g) + O (g)

เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจาก นิกเกิลในสารละลายด่างเข้มข้นแพลทินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีกว่าแต่มีราคาแพง^{[ 121 ]}ไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นผ่านการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าโดยใช้พลังงานหมุนเวียนมักเรียกว่า " ไฮโดรเจนสีเขียว " ^{[ 122 ]}

การอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกลือเพื่อให้ได้คลอรีน^{[ 123 ]}ยังผลิตไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นผลพลอยได้ ซึ่งใช้สำหรับการเปลี่ยนแปลงต่างๆ เช่นการเติมไฮโดรเจน^{[ 124 ]}

กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสมีราคาแพงกว่าการผลิตไฮโดรเจนจากมีเทนโดยไม่มีการดักจับและกักเก็บคาร์บอน^{[ 125 ]}

นวัตกรรมในเครื่องแยกไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าอาจทำให้การผลิตไฮโดรเจนจากไฟฟ้าในปริมาณมากมีต้นทุนที่แข่งขันได้มากขึ้น^{[ 126 ]}

H ผลิตขึ้นในห้องปฏิบัติการ เช่น ในการอิเล็กโทรไลซิสน้ำ ขนาดเล็กโดยใช้ อิเล็กโทรดโลหะและน้ำที่มีอิเล็กโทรไลต์ซึ่งจะปลดปล่อยก๊าซไฮโดรเจนที่แคโทด : ^{[ 97 ]}

ผลพลอยได้จากปฏิกิริยาอื่นๆ โลหะหลายชนิดทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อผลิตH2แต่อัตราการเกิดไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับโลหะ ค่า pH และการมีอยู่ของสารผสมโลหะ โดยส่วนใหญ่แล้ว การเกิดไฮโดรเจนจะถูกกระตุ้นด้วยกรด โลหะอัลคาไลน์และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธรวมถึงอะลูมิเนียม สังกะสีแมงกานีส และเหล็กทำปฏิกิริยากับกรดในน้ำได้ง่าย^{[ 97 ]} 

โลหะหลายชนิด เช่น อะลูมิเนียม ทำปฏิกิริยากับน้ำได้ช้า เนื่องจากเกิด การเคลือบออกไซด์ แบบพาสซิเวต อย่างไรก็ตาม โลหะผสมของอะลูมิเนียมและแกลเลียมสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้ ในสารละลายที่มีค่า pH สูง อะลูมิเนียมสามารถทำปฏิกิริยากับH2 : ^{[ 97 ]} 

หากจะใช้ H₂ เป็นแหล่งพลังงาน การจัดเก็บจึงมีความสำคัญ H₂ ละลายในตัวทำละลายได้ไม่ดีนัก ตัวอย่างเช่น ที่^ห้องและความ ดัน 0.1 มิลลิปาสคาล(9.9 × 10⁻¹⁰ บรรยากาศ)โดยประมาณ...   ไฮโดรเจน0.05 โมล ละลาย ในไดเอทิลอีเทอร์1 กิโลกรัม (2.2 ปอนด์) [ ^{88 ] H} 2 เก็บไว้ในรูปของสารอัดได้ แม้ว่าการอัดจะต้องใช้พลังงานก็ตาม การทำให้เป็นของเหลวนั้นไม่สามารถทำได้จริงเนื่องจากอุณหภูมิวิกฤต ของไฮโดรเจนต่ำ ในทางตรงกันข้าม แอมโมเนียและไฮโดรคาร์บอนหลายชนิดสามารถทำให้เป็นของเหลวได้ที่อุณหภูมิห้องภายใต้ความดัน ด้วยเหตุผลเหล่านี้ตัวนำ ไฮโดรเจน ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถจับH ได้อย่างย้อนกลับ จึงได้รับความสนใจอย่างมาก คำถามสำคัญคือเปอร์เซ็นต์น้ำหนักของ H เทียบเท่าภายในวัสดุตัวนำ ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนสามารถถูกดูดซับได้อย่างย้อนกลับในโลหะหายากและโลหะทรานซิชัน หลายชนิด ^{[ 144 ]}และละลายได้ทั้งในโลหะนาโนคริสตัลไลน์และโลหะอสัณฐาน^{[ 145} ] ความสามารถ ^ในการละลายของไฮโดรเจนในโลหะได้รับอิทธิพลจากการบิดเบี้ยวหรือสิ่งเจือปนในโครงผลึก^{[ 146 ]}คุณสมบัติเหล่านี้อาจมีประโยชน์เมื่อไฮโดรเจนบริสุทธิ์โดยการผ่าน แผ่น แพลเลเดียม ร้อน แต่ความสามารถในการละลายสูงของก๊าซก็เป็นปัญหาทางโลหะวิทยาเช่นกัน ซึ่งส่งผลให้โลหะหลายชนิดเปราะ^{[ 147 ]}ทำให้การออกแบบท่อส่งและถังเก็บมีความซับซ้อน^{[ 148 ]}  

ปัญหาที่สำคัญที่สุดของโลหะไฮไดรด์สำหรับการจัดเก็บคือปริมาณ H2 ที่ค่อนข้างน้อย มักจะอยู่ในระดับ 1% ด้วยเหตุนี้จึงมีความสนใจในการจัดเก็บ H2 สารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุล ต่ำ ตัวอย่างเช่นแอมโมเนียโบเรน ( H3N −BH3 มี H2 อยู่ 19.8 เปอร์เซ็นต์ โดยน้ำหนักปัญหาของวัสดุนี้คือหลังจากปล่อย H2 แล้วไนไตรด์ที่ได้จะไม่สามารถเติม H2 กลับเข้าไปได้อีกแอมโมเนียโบเรนเป็นตัวนำไฮโดรเจนที่ไม่สามารถ ย้อนกลับได้ ^[]ไฮโดรคาร์บอนเช่นเตตระไฮโดรควิโน ลีน มีความน่าสนใจมากกว่าซึ่งสามารถปล่อยH2 ออกมา ^ย้อน กลับได้ เมื่อถูกความร้อนในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา^{[ 150 ]}   

มีการใช้ H2ในปริมาณมากในการ "ปรับปรุง" ฟอสซิลผู้บริโภคH2 ที่สำคัญ ได้แก่ไฮโดรดีซัลฟูไรเซชันและไฮโดรแคร็กกิ้งปฏิกิริยาเหล่านี้จำนวนมากสามารถจัดอยู่ในประเภทไฮโดรไล ซิ กล่าวคือ การแตกพันธะด้วยไฮโดรเจน ตัวอย่างเช่น การแยกกำมะถันออกจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเหลว : ^{[ 114 ] [ 152 ]}

การเติมไฮโดรเจน (Hydrogenation) เป็นการเติมH2ลงในสารตั้งต้นต่างๆ จะดำเนินการในปริมาณมาก การเติมไฮโดรเจนลงในจะทำให้เกิดแอมโมเนียโดยกระบวนการHaber : ^{[ 152 ]}

กระบวนการนี้ใช้พลังงานเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของงบประมาณพลังงานทั้งหมดในอุตสาหกรรม และเป็นผู้บริโภคไฮโดรเจนรายใหญ่ที่สุด แอมโมเนียที่ได้จะถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางใน การผลิต ปุ๋ยปุ๋ยเหล่านี้ได้กลายเป็นวัตถุดิบสำคัญในการเกษตรสมัยใหม่^{[ 153 ]}การเติมไฮโดรเจนยังใช้ในการเปลี่ยนไขมันและน้ำมัน ไม่อิ่มตัว ให้เป็นไขมันและน้ำมันอิ่มตัว การใช้งานหลักคือการผลิตมาการีน เมทานอลผลิตโดยการเติมไฮโดรเจนให้กับคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ใช้ในกระบวนการนี้เรียกว่าซินแก๊สในทำนองเดียวกัน มันเป็นแหล่งของไฮโดรเจนในการผลิตกรดไฮโดรคลอริก H2 ยังใช้เป็นสารลดสำหรับการเปลี่ยนแร่บางชนิด^ให้เป็นโลหะ^{[ 154 ]97 ]}

ศักยภาพในการใช้ไฮโดรเจน (H₂ เป็นเชื้อเพลิงได้รับการกล่าวถึงอย่างกว้างขวาง ไฮโดรเจนสามารถใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อผลิตไฟฟ้า^{[ 155 ]}หรือเผาไหม้เพื่อสร้างความร้อน^{[ 156 ]}เมื่อไฮโดรเจนถูกใช้ในเซลล์เชื้อเพลิง การปล่อยมลพิษเพียงอย่างเดียว ณ จุดใช้งานคือไอน้ำ^{[ 156 ]}เมื่อเผาไหม้ ไฮโดรเจนจะก่อให้เกิดมลพิษค่อนข้างน้อย ณ จุดเผาไหม้ แต่สามารถนำไปสู่การก่อตัวของไนโตรเจนออกไซด์ ที่เป็นอันตรายจากความร้อน ได้^{[ 156 ]}

หากผลิตไฮโดรเจนโดยมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำหรือเป็นศูนย์ ( ไฮโดรเจนสีเขียว ) ก็สามารถมีบทบาทสำคัญในการลดคาร์บอนในระบบพลังงาน ซึ่งมีความท้าทายและข้อจำกัดในการทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลด้วยการใช้ไฟฟ้าโดยตรง^{[ 157 ] [ 125 ]}

เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถผลิตความร้อนสูงที่จำเป็นสำหรับการผลิตเหล็ก ซีเมนต์ แก้ว และสารเคมีในอุตสาหกรรม จึงมีส่วนช่วยในการลดการปล่อยคาร์บอนในอุตสาหกรรมควบคู่ไปกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่นเตาหลอมไฟฟ้าสำหรับการผลิตเหล็ก^{[ 158 ]}อย่างไรก็ตาม มีแนวโน้มที่จะมีบทบาทมากขึ้นในการจัดหาวัตถุดิบทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตแอมโมเนียและสารเคมีอินทรีย์ที่สะอาดกว่า^{[ 157 ]}ตัวอย่างเช่น ในการผลิตเหล็ก ไฮโดรเจนสามารถทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงสะอาดและยังเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนต่ำ แทนที่ โค้กที่ได้จากถ่านหิน(คาร์บอน): ^{[ 159 ]}

การใช้ไฮโดรเจนเพื่อลดคาร์บอนในภาคการขนส่งมีแนวโน้มที่จะมีการใช้งานมากที่สุดในด้านการขนส่งทางเรือ การบิน และในระดับที่น้อยกว่าคือรถบรรทุกขนาดใหญ่ โดยใช้เชื้อเพลิงสังเคราะห์ที่ได้จากไฮโดรเจน เช่นแอมโมเนียและเมทานอลและเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง^{[ 157 ]}สำหรับยานพาหนะขนาดเล็ก รวมถึงรถยนต์ ไฮโดรเจนยังล้าหลังยานพาหนะที่ใช้เชื้อเพลิงทางเลือก อื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับอัตราการนำรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ มาใช้ และอาจไม่มีบทบาทสำคัญในอนาคต^{[ 160 ]}

ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลวทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงแช่แข็งในจรวดเชื้อเพลิงเหลวเช่นเดียวกับ เครื่องยนต์หลัก ของกระสวยอวกาศNASAได้ตรวจสอบการใช้เชื้อเพลิงจรวดที่ทำจากไฮโดรเจนอะตอม โบรอน หรือคาร์บอนที่ถูกแช่แข็งเป็นอนุภาคไฮโดรเจนโมเลกุลแข็งที่แขวนลอยอยู่ในฮีเลียมเหลว เมื่อได้รับความร้อน ส่วนผสมจะระเหยกลายเป็นไอ ทำให้อะตอมต่างๆ รวมตัวกันใหม่ ทำให้ส่วนผสมร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิสูง^{[ 161 ]}

ไฮโดรเจนที่ผลิตได้เมื่อมีไฟฟ้าหมุนเวียน ผันแปร เหลือเฟือ สามารถจัดเก็บและนำไปใช้สร้างความร้อนหรือผลิตไฟฟ้าใหม่ได้ในภายหลัง^{[ 162 ]} นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์เช่นแอมโมเนียและเมทานอลได้ อีกด้วย ^{[ 163 ]}ข้อเสียของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ได้แก่ ต้นทุนการจัดเก็บและการกระจายที่สูงเนื่องจากไฮโดรเจนระเบิดได้ง่าย ปริมาตรที่มากเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น และแนวโน้มที่จะทำให้วัสดุเปราะ [ ^{118 ] ข้อ}เสียทางเศรษฐกิจของการกระจายสามารถลดลงได้โดยการจัดตั้งโรงงานที่ใช้ไฮโดรเจนไว้ในศูนย์กลางอุตสาหกรรมเหมืองแร่^{[ 164 ]}

แบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนแบบชาร์จซ้ำได้ที่มีอายุการใช้งานยาวนานมากซึ่งพัฒนาขึ้นสำหรับระบบพลังงานดาวเทียมใช้ก๊าซ H2 ที่มีความดัน  165 ^{]สถานีอวกาศ}นานาชาติ[ ^{166 ] ยาน} Mars Odyssey ^{[ 167 ]}และยาน Mars Global Surveyor ^{[ 168 ]}ติดตั้งแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจน ในส่วนที่มืดของวงโคจรกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลก็ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนเช่นกัน ซึ่งในที่สุดก็ถูกเปลี่ยนในเดือนพฤษภาคม2009 ^{[ 169 ]}มากกว่า 19 ปีหลังจากการปล่อย และ 13 ปีเกินอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้^{[ 170 ]}   

ไฮโดรเจนถูกนำมาใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เพื่อเติมเต็มพันธะที่แตกหัก ("พันธะแขวน") ของซิลิคอนอสัณฐานและคาร์บอนอสัณฐานซึ่งช่วยในการรักษาเสถียรภาพของคุณสมบัติของวัสดุ^{[ 171 ]}ไฮโดรเจนที่ถูกนำเข้ามาเป็นผลข้างเคียงที่ไม่ได้ตั้งใจของการผลิต ทำหน้าที่เป็นตัว ให้ อิเล็กตรอน ตื้น ทำให้เกิด การนำไฟฟ้า แบบ n-typeในZnOซึ่งมีประโยชน์สำคัญในทรานสดิวเซอร์และฟอสฟอร์ [ ^{172 ] [ 173 ] การ}วิเคราะห์โดยละเอียดของ ZnO และMgOแสดงให้เห็นหลักฐานของพันธะไฮโดรเจนแบบหลายศูนย์กลางสี่และหกเท่า^{[ 174 ]} พฤติกรรมการโดปของไฮโดรเจนแตกต่างกันไปตามวัสดุ^{[ 175 ] [ 176 ]}

นอกเหนือจากการใช้งานที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ไฮโดรเจนยังถูกนำไปใช้ในปริมาณที่น้อยกว่าในแอปพลิเคชันต่อไปนี้:

• ก๊าสปกคลุม: ไฮโดรเจนถูกใช้เป็นก๊าสปกคลุมใน วิธี การเชื่อมเช่นการเชื่อมด้วยไฮโดรเจนอะตอม^{[ 177 ] [ 178 ]}

• สารหล่อเย็น: ไฮโดรเจนถูกใช้เป็นสารหล่อเย็นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่เนื่องจากมีค่าการนำความร้อน สูง และความหนาแน่นต่ำ^{[ 179 ]}เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบที่ระบายความร้อนด้วยไฮโดรเจนเครื่องแรกเริ่มใช้งานโดยใช้ไฮโดรเจนในรูปก๊าซเป็นสารหล่อเย็นในโรเตอร์และสเตเตอร์ใน ปี พ.ศ. 2470 ที่เมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอ^{[ 180 ]}
• การวิจัยด้านไครโอเจนิก: มีการใช้ ไฮโดรเจนใน การวิจัย ด้านไครโอเจนิกรวมถึงการศึกษา เกี่ยว กับสภาพนำยิ่งยวด^{[ 181 ]}
• อุตสาหกรรมอาหาร: ไฮโดรเจนเป็นสารเติมแต่งอาหาร ที่ได้รับอนุญาต ( E949 ) ^{[ 182 ]}ซึ่งใช้เป็นก๊าซบรรจุภัณฑ์^{[ 183 ]} ​​และยังมีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ อีกด้วย ^{[ 184 ]}
• การตรวจจับการรั่วไหล: ไฮโดรเจนบริสุทธิ์หรือผสมกับไนโตรเจน (บางครั้งเรียกว่าก๊าซก่อตัว ) เป็นก๊าซติดตามสำหรับการตรวจจับการรั่วไหลเล็กน้อย การใช้งานสามารถพบได้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เคมี การผลิตไฟฟ้า อวกาศ และโทรคมนาคม^{[ 185 ]}นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถทดสอบการรั่วไหลในบรรจุภัณฑ์อาหารได้

• การลดความเร็วของนิวตรอน: ดิวเทอเรียม (ไฮโดรเจน-2) ถูกนำมาใช้ในกระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์ในฐานะตัวลดความเร็วของนิวตรอน
• เชื้อเพลิงฟิวชั่นนิวเคลียร์: ดิวเทอเรียมใช้ในปฏิกิริยาฟิวชั่นนิวเคลียร์^{[ 8 ]}
• การติดฉลากไอโซโทป: สารประกอบดิวเทอเรียมมีการประยุกต์ใช้ในทางเคมีและชีววิทยาในการศึกษาผลของไอโซโทปต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา^{[ 186 ]}

• การใช้ทริเทียม: ทริเทียม (ไฮโดรเจน-3) ที่ผลิตในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใช้ในการผลิตระเบิดไฮโดรเจน [ ^{187 ] เป็น ฉลาก}ไอโซโทปในวิทยาศาสตร์ชีวภาพ^{[ 31 ]}และเป็นแหล่งกำเนิดรังสีเบตาในสีเรืองแสงสำหรับหน้าปัดเครื่องมือและป้ายฉุกเฉิน^{[ 26 ]}