Beim Brennstoffzellenantrieb wird die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff elektrochemisch erzeugt und die frei werdende Energie nach dem Prinzip einer Batterie direkt in Strom umgewandelt. Dieser wird dann zum Antrieb der Autos genutzt. Der Wasserstoffverbrennungsmotor dagegen verbrennt Wasserstoff wie ein konventionell betriebener Benzinmotor.

Der Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff hat bei beiden Lösungen den Vorteil, dass außer Wasserdampf keine weiteren Emissionen durch das Fahrzeug entstehen. Allerdings ist der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen weitaus höher als bei Verbrennungsmotoren.

Problematisch ist allerdings noch die Herstellung von Wasserstoff. Er kommt in der Natur nur chemisch gebunden – hauptsächlich in Form von Wasser (H2O) vor und muss durch Umwandlung aus anderen Energieformen erzeugt werden. Gegenwärtig ist die Synthese aus Erdgas die günstigste Erzeugung. Dabei wird jedoch die gleiche Menge Treibhausgas freigesetzt wie bei der direkten Verbrennung des Erdgases. Alternativ kann der Wasserstoff mit elektrischem Strom aus Wasser durch Elektrolyse gewonnen werden. Dafür ist aber eine sehr hohe Energiemenge erforderlich, die in den erforderlichen Mengen derzeit nur aus fossilen Rohstoffen gewonnen werden kann. Auch dabei würden große Mengen Treibhausgas freigesetzt.

Beim Aufbau einer regenerativen Wasserstoffwirtschaft ist zu beachten, dass der Ausbau von Kapazitäten zur Erzeugung von regenerativen Energien nur begrenzt beschleunigt werden kann. Zudem braucht es Zeit, um leistungsfähige Transportinfrastrukturen zu schaffen. Unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitskriterien ist eine vollständige Deckung des PKW-Energiebedarfs durch regenerativ erzeugten Wasserstoff vor 2050 unwahrscheinlich. Doch Erdgas kann schon jetzt eine strategische Brücke schlagen. Denn Wasserstoff wird ähnlich gespeichert, wie es heute bei Erdgas geschieht. Automobiltechnische Entwicklungen von heute sind daher auch in Zukunft wertvoll. Auch die Erdgasinfrastruktur könnte langfristig dem Aufbau eines Wasserstoffnetzes dienen. Außerdem lässt sich aus der Biomassevergasung regenerativ gewonnenes Biosynthesegas nicht nur zur Erzeugung von BioErdgas, sondern auch von regenerativem Wasserstoff nutzen.