Hidrogen
dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon dan air. Gas hidrogen dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang dan merupakan komponen alami dari kentut. Penggunaan metana sebagai sumber hidrogen akhir-akhir ini juga menjadi semakin penting.
Bentuk molekuler yang disebut molekul hidrogen terprotonasi (H+3) ditemukan dalam media antarbintang. Ini terbentuk melalui ionisasi hidrogen molekuler dari sinar kosmik. Ion bermuatan ini juga telah diamati dalam atmosfer atas planet Jupiter. Ion ini relatif stabil di lingkungan angkasa luar karena rendahnya temperatur dan kerapatan. H+3 adalah ion paling melimpah di jagat raya, dan
memainkan peran penting dalam kimia media antarbintang. Hidrogen triatomik netral H3 hanya ada dalam bentuk tereksitasi dan tidak stabil. Sebaliknya, ion positif hidrogen molekular (H+2) adalah molekul yang jarang ditemukan di jagat raya.
Gas hidrogen, H2, pertama kali dihasilkan secara artifisial oleh T. Von Hohenheim (dikenal juga sebagai Paracelsus, 1493-1541) melalui pencampuran logam dengan asam kuat. Dia tidak menyadari bahwa gas mudah terbakar yang dihasilkan oleh reaksi kimia ini adalah unsur kimia yang baru. Pada tahun 1671, Robert Boyle menemukan kembali dan mendeskripsikan reaksi antara besi dan
asam yang menghasilkan gas hidrogen. Pada tahun 1766, Henry Cavendish adalah orang yang pertama mengenali gas hidrogen sebagai zat diskret dengan mengidentifikasikan gas tersebut dari reaksi logam-asam sebagai "udara yang mudah terbakar". Pada tahun 1781 dia lebih lanjut menemukan bahwa gas ini menghasilkan air ketika dibakar. Pada tahun 1783, Antoine Lavoisier memberikan unsur ini dengan nama
hidrogen (dari Bahasa Yunani hydro yang artinya air dan genes yang artinya membentuk) ketika dia dan Laplace mengulang kembali penemuan Cavendish yang mengatakan pembakaran hidrogen menghasilkan air. Lavoisier menghasilkan hidrogen pada percobaannya tentang konservasi massa dengan mereaksikan flux uap dengan besi logam melalui tabung besi pijar yang dipanaskan dalam api. Oksidasi anaerobik besi oleh proton air pada temperatur tinggi dapat digambarkan sebagai berikut:
Hidrogen pertama kali dicairkan oleh James Dewar pada tahun 1898 dengan menggunakan penemuannya, guci hampa. Dia kemudian menghasilkan hidrogen padat setahun kemudian. Deuterium ditemukan pada tahun 1931 Desember oleh Harold Urey, dan tritium dibuat pada tahun 1934 oleh Ernest Rutherford, Mark Oliphant, and Paul Harteck. Air berat, yang mengandung deuterium menggantikan hidrogen biasa, ditemukan oleh Urey dkk. pada tahun 1932. Salah satu dari penggunaan pertama H2 adalah untuk sinar sorot.
Balon pertama yang diisikan dengan hidrogen diciptakan oleh Jacques Charles pada tahun 1783. Hidrogen memberikan tenaga dorong untuk perjalanan udara yang aman dan pada tahun 1852 Henri Giffard menciptakan kapal udara yang diangkat oleh hidrogen. Bangsawan Jerman Ferdinand von Zeppelin mempromosikan idenya tentang kapal udara yang diangkat dengan hidrogen dan kemudian dinamakan Zeppelin dengan penerbangan perdana
pada tahun 1900. Penerbangan yang terjadwal dimulai pada tahun 1910 dan sampai pecahnya Perang dunia II, Zeppelin telah membawa 35000 penumpang tanpa insiden yang serius.
Penerbangan tanpa henti melewati samudra atlantik pertama kali dilakukan kapal udara Britania R34 pada tahun 1919. Pelayanan penerbangan udara dipulihkan pada tahun 1920 dan penemuan cadangan helium di Amerika Serikat memberikan peluang ditingkatkannya keamanan penerbangan, namun pemerintah Amerika Serikat menolak menjual gas tersebut untuk digunakan dalam penerbangan. Oleh karenanya, gas H2
digunakan di pesawat Hindenburg, yang pada akhirnya meledak di langit New Jersey pada tanggal 6 Mei 1937. Insiden ini ditayangkan secara langsung di radio dan direkam. Banyak yang menduga terbakarnya hidrogen yang bocor sebagai akibat insiden tersebut, namun investigasi lebih lanjut membuktikan sebab insiden tersebut karena terbakarnya salut fabrik oleh keelektrikan statis. Walaupun demikian, sejak itu keragu-raguan atas keamanan penggunaan hidrogen muncul.
Pada tahun yang sama, turbogenerator berpendingin hidrogen diluncurkan pertama kali dengan gas hidrogen sebagai pendingin dalam rotor dan stator pada tahun 1937 di Dayton, Ohio oleh Dayton Power dan Light Co.; karena konduktivitas termal gas hidrogen, ini adalah jenis yang palling umum di lapangan saat ini.
Baterai nikel hidrogen pertama kali digunakan pada tahun 1977 dalam U.S Navy's Navigation Technology Satellite-2 (NTS-2). Sebagai contoh, ISS Mars Odyssey dan Mars Global Surveyor dilengkapi dengan baterai nikel-hidrogen. Di bagian gelap orbitnya, Teleskop Angkasa Hubble juga di bertenaga baterai nikel-hidrogen, yang akhirnya diganti pada Mei 2009, lebih dari 19 tahun setelah diluncurkan, dan 13 tahun setelah mulai dihidupkan.
Oleh karena struktur atomnya yang relatif sederhana, atom hidrogen bersama dengan spektrum emisinya menjadi pusat perkembangan teori sturktur atom. Lebih jauh lagi, kesederhanaan molekul hidrogen dan kationnya H membantu pemahaman yang lebih jauh mengenai ikatan kimia.
Salah satu dari efek kuantum yang secara eksplisit disadari (namun masih belum sepenuhnya dimengerti saat itu) adalah pengamatan Maxwell yang melibatkan hidrogen setengah abad sebelum teori mekanika kuantum benar-benar berkembang. Maxwell mengamati bahwa kapasitas bahang spesifik dari H2 tidak sesuai dengan tren gas diatomik lainnya di bawah suhu kamar dan mulai
menyerupai tren gas monoatomik di temperatur kriogenik. Menurut teori kuantum, sifat-sifat ini disebabkan oleh jarak antara aras tenaga rotasi hidrogen yang lebar oleh karena massanya yang ringan. Aras yang lebar ini menghambat partisi energi bahang secara merata menjadi gerak berputar hidrogen pada temperatur yang rendah. Gas diatomik yang terdiri dari atom-atom yang lebih berat tidak mempunyai aras tenaga yang cukup lebar untuk menyebabkan efek yang sama.
Antihidrogen (The element Hidrogen does not exist.) adalah antimateri lawan dari hidrogen. Ia tersusun dari sebuah antiproton dan sebuah positron. Antihidrogen adalah satu-satunya atom antimateri yang telah diproduksi per 2015.
H diproduksi di laboratorium kimia dan biologi, seringkali sebagai produk sampingan dari reaksi lain; di industri untuk hidrogenasi substrat tak jenuh; dan di alam sebagai sarana penyetara reaksi biokimia.
Di laboratorium, H biasanya dibuat dengan mereaksikan asam non-oksidator encer dengan beberapa logam yang reaktif seperti seng dengan peralatan Kipp.
Elektrolisis air adalah metode sederhana produksi hidrogen. Arus listrik lemah dialirkan melalui listrik, dan gas oksigen terbentuk di anoda sementara gas hidrogen terbentuk di katoda. Biasanya katoda terbuat dari platina atau logam inert lainnya ketika hidrogen diproduksi untuk disimpan. Namun, jika gas akan dibakar di tempat, oksigen yang dihasilkan harus mendukung pembakaran, sehingga kedua
elektrode harus terbuat dari bahan inert. (Besi, misalnya, akan teroksidasi, dan akibatnya menurunkan jumlah oksigen yang dihasilkan.) Efisiensi maksimum teoretis (listrik yang digunakan vs. nilai energetik hidrogen yang dihasilkan) adalah antara 80-94%.
Paduan aluminium dan galium dalam bentuk pelet yang ditambahkan ke dalam air dapat digunakan untuk menghasilkan hidrogen. Proses ini juga menghasilkan alumina, tetapi harga galium yang mahal, dengan sifatnya yang dapat mencegah pembentukan lapisan oksida pada permukaan pelet, membuatnya dapat digunakan ulang. Hal ini membawa implikasi penting pada keekonomian hidrogen, karena hidrogen dapat diproduksi di tempat dan tidak memerlukan transportasi.
Hidrogen dapat diproduksi dalam beberapa cara, tetapi proses paling penting secara ekonomis adalah penghilangan hidrogen dari hidrokarbon. Hidrogen komersial biasanya diproduksi dengan cara steam reforming gas alam. Pada tempratur tinggi (1.000K (730 °C; 1.340 °F)- 1.400K (1.130 °C; 2.060 °F)), steam (uap air) bereaksi dengan metana menghasilkan karbon monoksida dan H.