Welke waterstof vrijkomt bij het verbranden hangt af van de omgeving en het type verbranding dat het doormaakt. Er zijn over het algemeen twee manieren waarop waterstof kan verbranden: het kan worden gebruikt bij kernfusie, bij krachtige reacties zoals die welke veroorzaken dat sterren branden, of het kan zich op aarde verbranden met behulp van de zuurstofrijke atmosfeer. Op aarde kan waterstof in veel verschillende stoffen worden gevonden, maar pure waterstof werkt op een bepaalde manier en geeft alleen bepaalde deeltjes af bij verbranding.

Waterstof wordt beschouwd als het meest voorkomende chemische element dat er bestaat en is verantwoordelijk voor een groot aantal van de hitte die in het universum bestaat. Bij kernreacties, vooral die de zon en andere sterren aandrijven, wordt waterstof onder enorme druk gezet totdat het een grote hoeveelheid warmte en licht afgeeft; het wordt dan omgezet in andere elementen. De kernreactie verbruikt het waterstofatoom en smelt de overgebleven delen van verschillende waterstofatomen samen tot een heliumatoom. Dit proces verandert eigenlijk afhankelijk van de grootte van de ster, maar helium is nog steeds het belangrijkste geproduceerde element. Andere deeltjes worden ook in kleinere hoeveelheden geproduceerd, niet in tegenstelling tot assen die overblijven na de kernfusie; deze deeltjes kunnen uiteindelijk bij elkaar komen en een neutronenster vormen nadat alle waterstof en helium zijn verdwenen.

Waterstof als brandstof

Op aarde gaat waterstof niet door het nucleaire reactieproces op alles tenzij gedwongen om in een atoombom te komen. In plaats daarvan branden de atomen op een geheel andere manier, vergelijkbaar met hoe koolwaterstofbrandstoffen verbranden, maar in een zuiverder vorm. Net als de koolstofgebaseerde brandstoffen reageert zuivere waterstof met de lucht eromheen om te verbranden en produceert een grote hoeveelheid warmte als energie. In tegenstelling tot de meer gebruikelijke brandstoffen, laat zuiver waterstof niet veel extra of verontreinigende deeltjes achter.

De meest voorkomende stof als gevolg van waterstofverbranding is water. De waterstofatomen vermengen zich met de zuurstofatomen en vormen de essentiële H20-formule, resulterend in een lichte hoeveelheid water die kan ontsnappen als waterdamp of condenseren op oppervlakken in de buurt van waar de waterstof wordt verbrand. Natuurlijk is lucht slechts gedeeltelijk zuurstof en zijn er andere elementen in de atmosfeer, met name stikstof. Wanneer waterstof brandt, verbrandt het ook de stikstof en kan verschillende stikstofoxiden in de lucht vrijkomen.

Waterstofverontreinigingen

Oxiden van stikstof zijn gevaarlijke deeltjes die kunnen helpen zure regen te creëren en deel te nemen in andere destructieve cycli. Maar zuivere waterstof wordt nog steeds aangekondigd als een schone brandstof, vooral omdat de hoeveelheid oxiden die het produceert minimaal is vergeleken met fossiele brandstoffen, en het belangrijkste bijproduct van waterstof, water, is onschadelijk. De moeilijkste stappen bij het tappen van waterstof als brandstof zijn het vinden in zijn pure vorm en het gebruiken van de energie die het efficiënt produceert. Veel wetenschappelijke processen worden gebruikt om zuivere waterstof te extraheren uit de verschillende stoffen waarmee het op aarde is verbonden.