Le reazioni chimiche forniscono energia (per esempio nella combustione e nell'esplosione) o la richiedono (per esempio nell'isolamento di metalli dai loro ossidi come il ferro dai suoi minerali o l'idrogeno dal suo ossido, l'acqua). La reazione dei combustibili fossili con l'ossigeno (combustione) forma legami fra carbonio e ossigeno dando principalmente monossido di carbonio e/o diossido di carbonio (anidride carbonica) e liberando energia in forma di calore.

La separazione degli atomi di carbonio dagli atomi di ossigeno invece richiede energia e, a differenza di quanto avviene per l'acqua che può essere separata in idrogeno e ossigeno con l'elettrolisi, non vi è un metodo analogo, pratico e conveniente, per realizzarla. La ragione sta nel fatto che il legame idrogeno–ossigeno dà facilmente origine a ioni H⁺ e OH^- separabili elettrochimicamente mentre ciò non avviene con il legame carbonio–ossigeno.

La natura provvede a utilizzare il carbonio dell'anidride carbonica nelle piante con la fotosintesi clorofilliana. Con questo processo non solo si scompone l'anidride carbonica in carbonio e ossigeno ma si avvia la ricombinazione degli atomi di carbonio fra di loro e con altri elementi nei composti organici necessari alla vita vegetale. Questi meccanismi di reazione sono assai complessi, richiedono appropriati biocatalizzatori e, in primo luogo, l'energia solare. Sono processi che non siamo ancora in grado di riprodurre e quindi, per avere l'energia di cui abbiamo bisogno in sempre maggior quantità, continuiamo a ricorrere alle reazioni di combustione dei combustibili fossili dalle riserve non rinnovabili. Così facendo però scarichiamo nell'aria l'anidride carbonica, alimentando, fra l'altro, l'effetto serra. Non essendo ancora in grado di liberarcene scomponendola nei suoi elementi, e la quantità assorbita dalle piante non è sufficiente, si stanno perciò studiando altre opzioni fra le quali il suo sequestro nel sottosuolo e nei fondi oceanici.

Una fonte di energia alternativa è l'idrogeno da cui si ottiene energia combinandolo con l'ossigeno in una reazione di combustione che può essere anche esplosiva e fornisce solamente acqua. A differenza dei combustibili fossili l'idrogeno non è pronto in natura. Uno dei processi per prepararlo è l'elettrolisi dell'acqua, una vera scomposizione con consumo di energia.

I combustibili fossili sono una riserva a esaurimento, non sono disponibili a tutti, hanno quindi un prezzo e il loro uso esercita un impatto negativo sull'ambiente. L'idrogeno si ricava dall'acqua che non ha ancora un prezzo poichè è ancora disponibile a tutti. Ma la sua preparazione richiede energia e quindi anche l'idrogeno, in sostanza, ha un prezzo. Inoltre il suo trasporto e la sicurezza presentano ancora problemi ma il suo uso ha minor impatto ambientale, un vantaggio che ne fa il combustibile del futuro.