В основе традиционной энергетики лежит использование невозобновляемого топлива, которое в наше время является не просто источником энергии, но и ее носителем. Однако их запасы не бесконечны, и более того, в скором будущем они закончатся. В связи с этим, встает проблема разработки нового энергоносителя, не зависящего от традиционного топлива. Также важным требованием к новому носителю выдвигается экологичность, т. к. экологическая ситуация с использованием невозобновляемого топлива становится все хуже и недопустимо дальнейшее ее усугубление. Тогда на первый план встает водород. Водород — самый распространенный элемент во вселенной, удельная теплота его сгорания самая большая. А продуктом сгорания водорода является вода. Эти преимущества являются основной причиной создания отрасли под названием «Водородная энергетика». Однако водород не имеет повсеместного распространения как невозобновляемые источники энергии. На это есть несколько причин.
Сжижение водорода необходимо для повышения его энергии на единицу объема, т. к., несмотря на легкость водорода, он занимает большой объем. Так, один моль водорода при сгорании образует 285,8 кДж энергии, т. е. 12,76 кДж энергии с 1 л. В то время как природный газ в среднем выделяет 36 кДж энергии с 1 л. Удельная энергия сжигания сжиженного водорода составляет 8 МДж/л. Однако даже сжиженный водород проигрывает по своим тепловым характеристикам традиционным видам жидкого топлива. Например, бензин при сгорании может выделить 32,7 МДж энергии с 1 л, что примерно в 4 раза больше, чем у жидкого водорода. Жидкий водород хранится под давлением в термически изолированных контейнерах. Основными преимуществами жидкого водорода является, во-первых, его летучесть, т. к. при его разливе водород быстро уходит в верхние слои атмосферы, тем самым уменьшая свою пожароопасность. Во-вторых, как и газообразный, жидкий водород является экологичным с практически абсолютно безопасными продуктами сгорания. Однако жидкий водород имеет и свои недостатки. Как уже было сказано, он занимает объем примерно в 4 раза больше, чем традиционное топливо. Жидкий водород требует большой криогенной системы для поддержания температуры в 20 °К. Его низкая температура хранения является опасной для человека и приводит к обморожению при попадании на кожу, а при вдыхании паров вызывает отек легких. Жидкий водород тяжело содержать, т. к. он из-за своих особенностей испаряется со скоростью в среднем 1 % в день, даже в изолированных контейнерах. На данный момент эти проблемы мешают внедрению жидкого водорода в качестве энергоносителя как в транспорте, так и в глобальной энергетике. Например, за 2004–2005-е гг. среди всех заправочных станций водородного транспорта всего 8 % были построены для жидкого топлива. Поэтому наиболее эффективное использование жидкого водорода на сегодняшний день остается в качестве компонента ракетного топлива [1].