De specifieke energie-inhoud van waterstof op basis van gewicht (120 MJ/kg) is erg hoog terwijl de specifieke energie-inhoud op basis van volume relatief laag (10,8 MJ/nm³) is.  Dit maakt dat de compacte opslag van energie in de vorm van waterstof een uitdaging is.

Wat betreft opslag van waterstof kunnen de volgende opties onderscheiden worden:

            gas onder druk

            vloeistof

metaalhydride

Gas

Meestal wordt waterstof opgeslagen onder de vorm van gecomprimeerd gas.  Klassiek wordt momenteel een druk gebruikt van 200 bar.  Ook de eerste prototypes van voertuigen werkend op waterstof werken met een druk van 200 bar, maar toekomstige R&D-doelstellingen richten zich op drukken van 700 bar voor voertuigtoepassingen.  Dit betekent dat momenteel onderzoek wordt uitgevoerd naar te gebruiken materialen (metalen, kunststoffen) en productietechnieken voor de aanmaak van deze drukrecipiënten.

Vloeistof

Waterstof met een temperatuur lager dan -252 °C kan in vloeibare vorm opgeslagen en getransporteerd worden. Natuurlijk zal er continu een bepaalde hoeveelheid waterstof verdampen (boil-off); voordeel is dat bij waterstof in vloeibare vorm de werkdruk laag is.  Het vloeibaar maken en houden van waterstof vereist evenwel hoge investeringskosten en brengt energieverliezen met zich mee.

Metaalhydride

In een metaalhydride wordt waterstof chemisch gebonden aan de atomen van een metaal (meest gebruikt zijn legeringen van Mg, Ni, Fe en Ti). Tijdens de vorming van de hydride dient warmte afgegeven te worden, terwijl bij het vrijmaken van de waterstof warmte toegevoerd dient te worden.

Ook worden ontwikkelingen gemeld op gebied van waterstofopslag via nanotubes en nanofibers.