Una de las aplicaciones más importantes del hidrógeno es su uso como almacenamiento de energía. Éste es un punto clave para su introducción en el mercado y uno de los principales valores y ventajas que tiene como vector energético. El hidrógeno se caracteriza por tener una alta densidad energética por unidad de masa pero su mayor problema es que ocupa mucho volumen.

Por esta razón existen diferentes formas de almacenamiento dependiendo del uso final que se le vaya a dar al hidrógeno, entre ellas:

Gas comprimido

Es la técnica más utilizada para almacenar hidrógeno a altas presiones. Sus principales ventajas son su disponibilidad y su bajo coste. Hoy en día sólo se almacenan cantidades relativamente pequeñas de H₂ a 200 bar en los centros de producción; actualmente se trabaja en el desarrollo de materiales ligeros que soporten presiones de hasta 700 bar para aplicaciones automovilísticas.

Hidrógeno líquido

Tecnología muy empleada en aplicaciones de transporte espacial para el impulso de las aeronaves hacia el espacio. Para su almacenamiento se requieren temperaturas muy bajas (- 253 ºC) por lo que se necesitan materiales con un aislamiento térmico mayor de lo normal, aumentando el coste de los depósitos.

Hidruros metálicos

Es un sistema seguro donde el hidrógeno se almacena sobre un sólido (metal) formando compuestos conocidos como hidruros. La reacción que tiene lugar es reversible, de manera que es fácil volver a tener el hidrógeno en forma gaseosa. El principal inconveniente es el elevado peso de los depósitos y su alto precio. Esta tecnología se puede aplicar tanto en pequeños contenedores para bajos volúmenes como en complejos sistemas de calefacción y refrigeración.