Исследования ученых крупных нефтепоглощающих стран все чаще приходят с выводу о необходимости заменить основной компонент энергии двигателя внутреннего сгорания смесь углеводородов на чистый водород: водородный двигатель.
Водород в качестве топливо для двигателей транспортных средств был рассмотрен в начале XIX века. В 1807 году французский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз построил первый в мире водородный двигатель. Данный двигатель работал на водороде, имел шатун с поршнем и искровое зажигание как у современных двигателей внутреннего сгорания.
Водорода в природе в свободном доступе как нефти нет. Его нужно добыть из воды путем электролиза или с помощью энергии получаемой сжиганием нефти, газа, угля или урана. Производство водорода довольно сложный технологический процесс. Таким образом, его необходимо производить, и по этой причине он не является первичным источником, а лишь энергоносителем, который может быть использован в сочетании с электричеством в инновационной общей энергетической системе.
Начиная с 1970-х годов все больший интерес вызывает разработка альтернативных двигателей и использование альтернативных видов топлива. Целью было (и остается) сокращение выбросов парниковых газов, энергопотребления и зависимости от ископаемых видов топлива.
Принципы водородных двигателей
Водородные двигатели прорабатываются, в основном, по двум принципам.
Первый принцип водородного двигателя состоит в традиционном применении двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с применением водорода как топлива, по аналогии газа — пропана. Однако такой вид топлива в настоящее время еще опасен в связи с вероятностью утечки водорода. Молекулы водорода малы и могут диффундировать сквозь металл.
Водородный двигатель на основе ДВС состоит из самого модифицированного двигателя внутреннего сгорания, коробки передач, трансмиссии и системы хранения водорода. Помимо модификации ДВС, основным отличием является система хранения водорода, которая намного больше, тяжелее и сложнее, чем бензиновый или дизельный бак.
Кроме того, также необходимо хранить большое количество водорода на борту транспортного средства. Это невозможно с имеющимися в настоящее время системами хранения водорода, особенно в легковых автомобилях, из-за больших потребностей в пространстве любой системы хранения водорода.
Второй принцип — работающие на топливных элементах, представляющих собой гальванические элементы в которых происходит реакция водорода с кислородом, приводящая к получению электричества. 
У этого класса двигателей много достоинств, как высокий КПД, надежность, отсутствие выбросов. У такого класса двигателей имеется основной недостаток, из-за которого нельзя пока получить массового применения – недостаточно проработаны технологии изготовления и эксплуатации.
Транспортное средство приводится в движение электродвигателем (диапазон мощности обычно составляет около пиковая мощность 100 кВт), которая снабжается электроэнергией от системы топливных элементов (диапазон мощности чуть ниже 100 кВт) и, возможно, небольшой батареей (диапазон мощности до 40 кВт) .
Электродвигатели, используемые в современных электромобилях, в основном являются двигателями переменного тока. Таким образом, инвертор, преобразующий постоянный ток производится системой топливных элементов в переменный ток, необходим. Основным источником энергии является система топливных элементов, которая питается водородом. Для хранения необходимого количества водорода на борту транспортного средства необходима система хранения водорода. В настоящее время решением, выбранным почти всеми производителями оборудования, является композитная (металлические или пластиковые цилиндры, обернутые углеродным волокном). Система хранения типа газообразного водорода с давлением хранения 700 бар обеспечивает достаточную дальность вождения. Эта система состоит из баллонов высокого давления, клапанов, датчиков и трубопроводов. Наконец, все современные автомобили имеют на борту небольшую батарею, которая используется для хранения рекуперированной энергии торможения и обеспечения оптимальной работы системы топливных элементов.
Поэтому, пока еще основная часть автомобилей применяют традиционное топливо из сероводородов для своих двигателей внутреннего сгорания. Количество автомобилей растет и по разным оценкам суммарная мощность традиционных автомобилей в несколько раз превышает мощность всех действующих электростанций в мире.
Очевидно, что в ближайшее время замена ДВС на водородный двигатель будет медленной.
ДВС пока предпочтительней водородных двигателей
Научные изыскания последнего времени в области двигателестроения приводят к выводу о предпочтительности работы двигателей внутреннего сгорания во многих механизмах. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) топливо сгорает в камере с окислителем (обычно воздухом) и, нагреваясь, давит на компоненты двигателя, такие как поршни, лопатки, турбины или сопла. Эта сила перемещает компоненты на расстояние, создавая полезную механическую энергию.
ДВС, в основном, состоят их двух классов.
Первый, в котором сгорание прерывистое: привычные четырехтактные или двухтактные поршневые двигатели, а также варианты, такие как роторный двигатель.
Второй класс ДВС используют непрерывное горение: газовые турбины, реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей, каждый из которых тоже является двигателем внутреннего сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания довольно сильно отличается от двигателей внешнего сгорания, такие как двигатель Стирлинга, работающий по принципу разницы температур в которых энергия доставляется в замкнутом пространстве или общеизвестные паровые двигатели прошлого. Энергия двигателя внешнего сгорания может быть передана с помощью воздуха, горячей воды, воды под давлением или даже жидкого натрия, нагретого в каком либо бойлере.
Ключевым фактором для широкого использования водородных двигателей не только в транспортном секторе, но и на всех других энергетических рынках является стоимость и эффективность производственных технологий. Более того, применение водорода в транспортном секторе создает дополнительные проблемы, связанные с созданием большого сеть инфраструктуры для утилизации топлива, строго связанная с выбранными технологиями производства.
