Hur stora miljövinster som kan göras genom att använda vätgas som energibärare beror på hur vätgasen produceras och transporteras samt hur effektivt den omvandlas. Det finns främst två användningsområden där vätgasens miljöpotential är särskilt betydande: transport och som mellanlager av förnybar energi. Genom att använda vätgas tillsammans med bränslecellsteknik kan de lokala utsläppen av koldioxid, kväveoxider och partiklar från transportsektorn minskas radikalt. Även om vätgas som produceras från fossila energikällor medför en miljöpåverkan är det en fördel att koldioxidutsläppen kan avskiljas redan i produktionsanläggningen.

Detta blir tydligt om vätgas används som fordonsbränsle då man slipper utsläpp från varje fordon. Utsläppen från en bränslecell tillsammans med vätgas är rent vatten. Det ger stora miljöfördelar förutsatt att stegen före användarledet inte medför en stor miljöbelastning. En bränslecell är ungefär dubbelt så energieffektiv som en förbränningsmotor om den används i en vanlig bil. Det innebär att med samma mängd energi blir körsträckan med en bränslecellsbil.

Vätgas spås också ha en central roll som stöd i utvecklingen av förnybara energisystem. Sol, vind och vågkraft är till naturen ojämna som energikällor. Om de ska få någon verklig betydelse i framtiden krävs metoder för mellanlagring. Här kan vätgas fungera som effektutjämnare och lagrare av överskottsenergi. Det skulle göra energisystem som till exempel vindkraft mer flexibla och bidra till att öka takten för utbyggnaden av förnybar energi.