Le rôle de l'hydrogène en tant que vecteur énergétique essentiel dépend de l'efficacité avec laquelle il peut être séparé des molécules contenant de l'hydrogène. Alors que la demande mondiale d'énergie propre augmente, la compréhension des technologies de production courantes et de leur évolution est devenue essentielle pour évaluer la faisabilité des projets d'hydrogène.

La production actuelle d'hydrogène repose principalement sur deux voies industrielles établies : le reformage du méthane à la vapeur et l'électrolyse de l'eau. Bien que les instituts de recherche explorent un éventail de méthodes émergentes, ces deux approches continuent de dominer les applications commerciales.

Le reformage du méthane à la vapeur est l'épine dorsale de la production commerciale d'hydrogène aux États-Unis et dans le monde. Le processus fonctionne à des températures comprises entre 1 300 °F et 1 800 °F sous haute pression, en utilisant un catalyseur pour entraîner une réaction entre le méthane (CH4) et la vapeur qui produit de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et une plus petite quantité de dioxyde de carbone. En plus du gaz naturel, certaines centrales électriques à pile à combustible ont commencé à tester le gaz de décharge, ou biogaz, comme matière première, tandis que les biocarburants et les carburants pétroliers sont également considérés comme des sources d'hydrogène supplémentaires potentielles.

L'électrolyse de l'eau, en revanche, est considérée comme une voie plus prometteuse et propre. Le processus ne produit que de l'hydrogène et de l'oxygène, sans autres sous-produits. Son avantage environnemental dépend de la source de l'électricité utilisée ; lorsque l'énergie provient de sources renouvelables ou de la production nucléaire, la voie peut atteindre une production d'hydrogène à émissions quasi nulles.

Pour améliorer davantage l'efficacité de la production et réduire l'empreinte carbone, la communauté scientifique travaille sur plusieurs voies innovantes :

• Méthodes thermochimiques : conversion de la biomasse en gaz ou en carburants liquides, suivie d'une séparation de l'hydrogène.
• Méthodes photolytiques : utilisation directe de l'énergie solaire pour entraîner la décomposition des molécules d'eau.
• Méthodes biologiques : production d'hydrogène par des réactions biologiques impliquant des bactéries ou des microalgues.

Le ministère de l'Énergie des États-Unis a adopté un principe de neutralité de la source dans sa stratégie sur l'hydrogène et n'impose pas d'étiquettes codées par couleur basées sur la source de production, comme l'hydrogène vert ou gris. Le ministère se concentre actuellement sur l'avancement de la Stratégie et de la Feuille de route nationales pour l'hydrogène propre et de la norme de production d'hydrogène propre, dans le but de construire un écosystème de production d'hydrogène propre diversifié grâce à un soutien politique systématique.