因為氫氣儲量豐富、高效率且相較於其他燃料具有再生潛力並且不會產生排放，被視為現今石化燃料的替代物。氫氣可以作為能量載體使用，使用氫氣燃料電池與氫氣燃燒引擎來產生電力。在氫氣燃料電池中，氫氣會與來自空氣的氧氣結合以產生電力。燃料電池可以連續運行，只要持續供應氫氣燃料就可以產生能源，且副產物只有熱與水。許多今日用於分散式發電的燃料電池需要整合燃料處理器，讓碳氫化合物基燃料 (如天然氣或丙烷) 生產富含氫氣的氣體。然而，藉由在燃料電池中直接使用高純度氫氣可享有許多優點。可以配合直接氫氣燃料源的應用包括可攜式裝置、主要電力、備援電力、高峰調節與電網穩定化。
可攜式電力
許多公司正在開發使用氫氣燃料卡匣與燃料電池的裝置，例如行動電話、筆記型電腦與電影攝影機，以取代目前使用的電池。燃料電池可提供更長運行時間與更高電力特性。
氫氣儲存
產自如風能與太陽能等再生來源的電力無法總是配合使用需求。然而，為了最大化再生電力的使用 (尤其是在偏遠地區)，此類電力可以用來產生可以儲存的氫氣。
備援或優質電力需求
當急需高度可靠的電源使營運或設備保持操作而不會中斷 (即使失去電網電力) 時，即需要備援電力與不斷電電源供應器 (UPS)。燃料電池具極長壽命可以取代電池系統，以提供許多應用所需的主要或備援電力。在這些應用中，使用直接氫氣在燃料電池中可讓電力立即得以使用。
定置式電力應用
燃料電池會將化學能直接轉換為電力，同時只會產生熱與水副產物。適當設計的燃料電池因而可針對商用與住宅電力需求產生電力，同時提供熱。在燃料電池中使用直接氫氣也可以改善燃料電池系統的效率。
氫氣能源站
氫氣能源站是共生產電力、熱與氫氣的技術。此類系統常稱為 CHHP (合併熱、電力與氫氣)。如下圖所示，此能源站使用高溫燃料電池來共生產電力、熱與氫氣。燃料電池可利用各種富含氫氣的燃料，包括消化器氣體、天然氣、垃圾掩埋場氣體與合成氣。預期此技術可以提供具成本競爭力、再生的氫氣來源。
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