氢能的应用非常广泛，目前主要集中在工业领域，未来交通行业用氢将有广阔的成长空间。
当前全球氢的应用主要作为原料集中用于化学工业（比如炼油厂和化肥厂）。目前全球生产的氢：33％用于炼油，27％用于氨气生产（80％的氨用于化肥生产），11％用于甲醇生产，3％用于在钢铁生产中直接还原铁矿石。
随着全球为限制气候变化和建立可持续经济所作的努力，利用氢作为能源载体替代化石能源将成为另一项重要应用。德国除了将提高可再生能源占比和提高能源效率作为能源转型的两个支柱之外，同时认为氢能将发挥不可或缺的重要作用，尤其在难以电气化的领域氢及其衍生物可以助其摆脱化石燃料的局限性。
随着氢的应用范围的扩大，作为原料和作为能量载体的界限将会模糊。例如，在合成液体燃料（航空燃料等）的生产过程中，氢气被用作原料。与此同时，能量转为液体燃料的最终目的又是充当能量载体。此外，该过程中产生的其它产物，例如蜡，适合非能源类的使用。未来大多数的应用中，氢会同时充当原料和能量载体的角色。
下图显示了用可再生能源生产的绿氢作为起点的许多不同的氢和氢衍生物应用以及所需的转化过程。
交通领域的应用
在新一轮的氢能浪潮中，应用的发展重点首先是在现在普遍使用燃油作为能源的交通运输领域。道理很简单：
1）氢能作为零碳能源燃料在运输领域的作用至关重要，是对使用电力的补充。
2）氢能用于交通运输领域，不仅可减少二氧化碳的排放，而且有利于消除空气污染，并提高能源供应的安全性。
3）现在交通工具使用灰氢的成本已经低于燃油。绿氢的成本也在不断下降，不久的将来成本也会低于燃油。
电动汽车的应用在考虑远距离重载的情况下受到了很大的限制。这是因为追求续航里程意味着在车辆上装载更多的电池，在给定的车辆载重量下电池的重量会限制有效载荷。同时充电耗时也是绕不开的问题。像电气化铁路那样的公路电气化又会带来高昂的基础设施建设成本，并且对于不那么频繁的路线通常不具成本效益。根据壳牌公司最近对全球150多位高管和专家进行的对于未来公路货运发展趋势的预测调查显示，氢被绝大多数被调查者视为全球公路货运的主要能源，而现在使用充电电池的纯电动汽车是短途小型车辆最经济有效和最环保的解决方案。
