L'idrogeno è l'elemento intermedio di un ciclo dell'acqua. Otteniamo infatti l'idrogeno agendo con energia sull'acqua. Possiamo usare energia da fonti non rinnovabili, facendo reagire chimicamente combustibili fossili con acqua ad alta temperatura o usando energia elettrica, per l'elettrolisi dell'acqua. L'energia elettrica la possiamo ottenere a sua volta da fonti non rinnovabili (come nelle centrali termoelettriche, con combustibili fossili) o rinnovabili (come nelle centrali idroelettriche).

Con questa energia si riesce dunque a spezzare i fortissimi legami che legano i due atomi di idrogeno (H) all'atomo di ossigeno (O) nell'acqua (H-O-H). Si genera così idrogeno molecolare (H-H), che si può considerare un concentrato di energia potenzialmente disponibile. Questa energia può infatti essere ricuperata riformando quegli stessi legami H-O che erano presenti nell'acqua, bruciando l'idrogeno con ossigeno (per esempio in un motore di automobile) e riformando così acqua (H-O-H). Poiché l'acqua prodotta nella combustione è chimicamente identica di quella che è stata consumata nella formazione dell'idrogeno, siamo in presenza di un ciclo che può essere immaginato essenzialmente come un ciclo di rottura e di riformazione dei legami H–O.

Il ciclo si svolge a distanza fra l'impianto industriale di produzione, dove si spende energia e si consuma acqua, e il sito di utilizzazione dell'idrogeno dove l'acqua si riforma e si ottiene energia. L'idrogeno viene trasportato dal luogo di produzione a quello di consumo e non fa che trasportare energia dalla scissione dell'acqua alla sua riformazione. L'acqua prodotta nella combustione non viene riciclata, e va quindi perduta ma il suo valore commerciale è trascurabile rispetto al valore dell'energia in gioco e la disponibilità di acqua negli impianti di produzione di idrogeno è sempre largamente sufficiente. Il riciclo dell'acqua è quindi fuori questione.

E infine, attenzione: nonostante il fatto che teoricamente tanta energia verrebbe spesa nella rottura dei legami H-O, quanta ne può venir ricuperata nella loro riformazione, il ciclo non realizza il moto perpetuo, violando il secondo principio della termodinamica, come qualcuno ha erroneamente ipotizzato. L'applicabilità del secondo principio della termodinamica sarebbe dimostrabile anche se l'acqua venisse riciclata. Vi sono infatti inevitabili perdite di energia in molti passaggi essenziali del ciclo: come ad esempio nelle trasformazioni di energia, negli svolgimenti e nei trasporti dei gas e nei movimenti dell'acqua nei tubi. L'energia prodotta dalla combustione di una certa quantità di idrogeno sarebbe sempre inferiore all'energia consumata nella sua produzione, e ogni meccanismo funzionante su questo ciclo, non continamente rifornito, prima o poi si fermerebbe.