与其他燃料相比，氢的质量能量密度大，但体积能量密度小(汽油的1/3000)，因此，构建氢储能系统的一个大前提条件就是在较高体积能量密度下储运氢气。尤其当氢气应用于交通领域时，还要求有较高的质量能量密度。

 

目前，氢气的储存方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢、有机液体储氢、多孔材料及金属合金等物理类固态储氢。对于氢气的规模化储存和运输，尽管迄今已研发出多种技术和手段，但目前工业上最可行的仍只有高压气态储氢和深冷液化储氢。

 

高压气态储氢是最普通、直接的储氢方式，高压容器内氢以气态储存，储存量与压力成正比。高压储氢技术商业一般选用可承受20MPa氢压的储气钢瓶，贮氢压15MPa左右，因为氢气密度较低而储氢罐自身较重，氢的质量分数一般都少于3%。为了提高储氢密度，研究人员研发出铝内胆成型、高抗疲劳性能的碳纤维全缠绕高压氢气瓶，可耐受35~70MPa高压，质量浓度为19~39g/L。丰田公司推出的Mirai氢燃料电池汽车储氢系统采用的是聚酰胺连线外加轻质金属的高压储氢罐，可承受70MPa高压。

 

低温液化储氢是一种可实用化的储氢方式，由于常温常压下液态氢的密度是气态氢的845倍，因此低温液化储氢具有储氢密度高、储存容器体积小等优势，其质量浓度约为70g/L，高于高压气态储氢(70MPa下质量浓度约为39g/L)。但氢气液化过程需要多级压缩冷却，氢气温度降低至20K，将消耗大量能量，液化消耗的能量约占氢能的30%。另外，为了避免液态氢蒸发损失，对液态氢储存容器绝热性能要求苛刻，需要具有良好绝热性能的绝热材料。低温储氢罐的设计制造及材料的选择一直存在成本高昂的难题，导致液化过程和储氢容器技术复杂，成本增加。低温液化储氢技术主要应用于军事与航天领域，商业化研究与应用才刚刚开始，然而由于在大规模、长距离储运方面的优势，或将在未来与高压气态储氢互补共存发展。