氢是自然界存在最普遍的元素，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。
除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142．351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。而且氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。
作为一种清洁的可再生能源，氢能以其来源丰富、燃烧值大、安全性好等优点，被称作“21世纪理想的绿色能源”。因而，从能源的可持续发展要求来看，氢能以及其他可再生能源替代不可再生的化石能源是发展的必然。
经过多年以后，氢能源替代化石能源的商业化应用发展现状如何呢？
氢能的商业化应用是氢能替代化石的第一步，氢能源成本与石油成本之间的相对关系氢能源市场化应用的主要决定因素。
煤炭、石油、天然气等化石能源，由于储量有限、不可再生，因此它们的储量会随着使用年限的增加而减少。如果以氢能来替代化石能源，化石能源在经过消耗速度降低后最终会维持在一个水平上，而不会立即耗尽。
一般来说，氢能能否替代化石能源是由这两种能源的成本决定的。由于化石能源的稀缺性，随着储量的减少成本会逐步上升，而随着氢能源的生产、使用、运输等成本的下降，在将来某个时刻，氢能的成本将等于化石能源的成本，在氢能成本与化石能源成本相等时，氢能将开始进入市场，进入商业化应用阶段。并且由于化石能源的使用会对环境造成危害，在化石能源稀缺性和对环境负作用的双重影响下，氢能源逐步替代化石能源成为可能。
由于每加仑汽油和每千克氢气所产生的热值相当，所以将每加仑的汽油价格和每千克氢气价格比较，用价格代替成本来分析氢能替代石油过程。投资大师罗杰斯曾经预测，石油价格在2009年或2013年迟早会突破100美元，甚至达到150美元。这样，在高油价下会出现氢能的市场机会。
当然，要实现氢能取代化石能源，还要符合以下几个条件：
目前在各种制氢技术和工艺中，首先利用天然气制取氢气工艺的成本最低，其次是利用煤炭气化法和生物质气化制氢法、水电解法，最后是利用可再生资源发电电解制氢法、核能发电制氢和利用生物质发酵制氢的方法。如果这三种工艺的技术成本每年以2％的速度下降，那么在2008年、2013年和2018年时，将分别开户氢能源替代化石能源的三个阶段。
但现实的情况也比较具有戏剧性：从2014年下半年开始，国际油价一路下跌，在2015年年底甚至下降到不足40美元/桶。这让氢能源替代化石能源的进程大打折扣。
不过，氢能源能否替代化石能源的进程不仅与它们的成本有关，还与能源政策以及人们的社会环境意识有关。当能源政策以及社会环境意识对于氢能源替代化石能源有利时，氢能源的边际成本会降低，可以促进氢能源更早的进入市场，替代化石能源。因此氢能源要替代化石能源，不仅要发展氢能技术，还需要政策的扶持以及对人们进行环境保护意识教育，让人们接受氢能源，推广氢能源的使用。
一些地方也开始了使用氢能的积极尝试。2015年12月，位于英国亚伯丁的首个制氢加氢站迎来历史性里程碑——实现加氢1000次。这个加氢站于2015年3月开始投入使用，为全欧洲数量庞大的燃料电池公交车提供氢燃料。该项目旨在提升氢能技术以及检验其对经济和环境带来的正面作用，受到了来自欧洲、英国政府、苏格兰政府以及各私营部门合伙人的大力支持。