Wasserstoff lässt sich aus diversen primären Energieträgern und über verschiedenste Prozesse herstellen, wobei auf dieser Grundlage zwischen verschiedenen Farben des Wasserstoffs unterschieden wird. In der Abbildung 1 sind die zentralen Wasserstofffarben mit ihren Produktionsfarben dargestellt. Aus fossilen Quellen und Biomasse wird Wasserstoff über chemische Prozesse direkt hergestellt  [DWV07].

Der überwiegende Teil an Wasserstoff stammt derzeit aus fossilen Energiequellen, insbesondere durch die Dampfreformierung aus Erdgas [RoBr20]. Dabei werden Kohlenwasserstoffe unter hoher Temperatur und hohem Druck mit Wasserdampf umgesetzt, wobei Synthesegas, ein Gemisch aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff, entsteht. In einer nachgeschalteten Shift-Reaktion wird das entstandene CO mit Wasser zu Kohlenstoffdioxid (CO₂) und weiterem Wasserstoff umgesetzt [Chem22a]. Aufgrund der hohen Wasserstoffausbeute und den geringen Kosten ist es das bevorzugte Verfahren zur Wasserstofferzeugung. Eine Einsparung von CO₂-Emissionen lässt sich bei dieser fossil basierten Produktion nur dann erreichen, wenn Maßnahmen zur CO₂-Abscheidung und Speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) implementiert werden. Unter dieser Voraussetzung wird der Wasserstoff dann als blau bezeichnet.

Nur ein geringer Anteil des Wasserstoffs, etwa 4 Terrawattstunden (entspricht unter 7 Prozent), wird per Elektrolyse erzeugt. Bei der Elektrolyse wird das Wasser mittels zweier Elektroden mit relativ hohen Wirkungsgraden in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Derzeit befinden sich drei Elektrolyseverfahren in der Anwendung (Alkali, PEM, Hochtemperatur). Ein Nachteil besteht darin, dass für die Elektrolyse Strom benötigt wird und der gegenwärtige deutsche Strommix nicht vollständig aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Eine CO₂-arme Produktion mithilfe von Elektrizität setzt den Einsatz regenerativer Energiequellen voraus (grüner Wasserstoff). Somit führt der derzeitige Einsatz von Wasserstoff in Deutschland nur zu einer lokalen Emissionsvermeidung. [DIHK20]

Darüber hinaus gibt es noch weitere Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff, die sich noch in der Entwicklung befinden. Hervorzuheben ist dabei der türkise Wasserstoff, welcher aus der Methanpyrolyse hergestellt wird. Dies umfasst die thermische Spaltung von Erdgas in einem Hochtemperaturreaktor in Wasserstoff und festem Kohlenstoff, welcher als Rohstoff zum Beispiel in Industrieprozessen genutzt werden kann (Carbon Capture and Usage, CCU). Nachteil gegenüber der Dampfreformierung ist, dass etwa ein Drittel mehr Energie benötigt wird und der Wasserstoffertrag bei derselben Menge an Erdgas nur etwa der Hälfte entspricht. [DIHK20, S.7]

Wasserstoff kann auch direkt im Fahrzeug aus Methanol reformiert werden. Dieses Verfahren kann neben Methanol auch mit Erdgas, Benzin oder Diesel verwendet werden. Es ermöglicht deutlich höhere Wirkungsgrade als eine alleinige partielle Oxidation. Vorteilhaft ist vor allem im Bereich der mobilen Anwendungen die einfachere Handhabbarkeit und höhere Energiedichte eines konventionellen flüssigen Kraftstoffs wie Methanol zur Versorgung von Brennstoffzellen. Nachteilig ist jedoch die Emission von giftigem Kohlenstoffmonoxid sowie von CO₂. Da das freigegebene CO₂ ursprünglich bei der Methanolproduktion aus der Atmosphäre oder aus Industrieprozessen entnommen wird, ist die Bilanz dennoch CO₂-neutral. Weiterhin kann die Abwärme bisher nicht effizient genutzt werden. Zur Optimierung bestehender Probleme wird derzeit am Fraunhofer Institut im Bereich der Methanol-Reformer geforscht. [Fraun22]