Bei diesem Verfahren werden Kohlenwasserstoffe, die in der Natur häufig auftreten und in Form von Erdgasen wie Methan bereits für andere Energiegewinnungsverfahren genutzt werden, in zwei Prozessen vom Wasserstoff getrennt. Diese Art der Wasserstoffgewinnung ist bereits lange erprobt und ausgereift, so dass bereits große Anlagen mit einer Kapazität von 100.000 m³/h vorhanden sind. Im ersten Schritt wird im Reformer der Kohlenwasserstoff bei einer Temperatur von 800-900°C und einem Druck von etwa 25bar mit Wasser zur Reaktion gebracht.

Allgemeine Gleichung: C_nH_m + n H₂O => n CO + (n + m/2) H₂

Mögliche Gleichung: CH₄ + H₂O => CO + 3 H₂

Das dabei entstandene Kohlenmonoxid (CO) wird nun getrennt und im zweiten Schritt, Shiftreaktion genannt, mit Wasserdampf versetzt. So entsteht nochmals ein Anteil Wasserstoff.

Mögliche Gleichung: CO + H₂O => CO₂ + H₂

Das Gas wird nun gereinigt und die zu 60% brennbaren Restbestandteile dem Reformer wieder zur Verbrennung zugeführt, um möglichst effizient zu arbeiten.

Dieses Verfahren ist technisch ebenfalls sehr ausgereift. Hierbei wird Erdgas oder schwerer Kohlenwasserstoff (Heizöl) in einem exothermen Prozess mit Sauerstoff versetzt. In einer folgenden Shiftreaktion wird vergleichbar mit der Dampfreformierung das vorhandene Kohlenmonoxid entfernt und das entstehende Gas anschließend einer CO₂-Reinigung unterzogen.

allgemeine Reaktionsgleichung: C_nH_m + n/2 O₂ => n CO + m/2 H₂

mögliche Reaktionsgleichung: 2 CH₄ + O₂ => 2 CO + 4 H₂

Meist wird noch Wasser zugesetzt, um sowohl die extremen Temperaturen als auch die Rußbildung in den Griff zu bekommen, so dass man korrekterweise von einer autothermen Reformierung mit wenig Wasser sprechen müsste.

In kohlereichen Ländern wie beispielsweise China oder Südafrika kann als Ausgangsprodukt für dieses Verfahren auch Kohle genutzt werden, die vorher zermahlen und mit Wasser zu einer Suspension vermischt wird.

Diese Form der Umwandlung von Wasser zu Wasserstoff existiert schon seit 80 Jahren und ist wahrscheinlich auf lange Sicht die einzig sinnvolle Variante. Als Beispiel dafür gilt besonders die alkalische Elektrolyse, die durch niedrige Strompreise und häufige Kombination mit Wasserkraftwerken vor allem in Norwegen und Island genutzt wird. Die Reaktion findet in einem mit leitfähigem Elektrolyten (Salze, Säuren, Basen) gefüllten Gefäß statt, in dem sich zwei Elektroden befinden, die mit Gleichstrom betrieben werden. Der Herstellungsprozess läuft dabei in zwei Teilreaktionen ab.

Kathode: 2 H₂O + 2 e- => H₂ + 2 OH-

Anode: 2 H₂O => O₂ + 4 H+ + 4 e-

An der Anode werden im Prinzip Elektronen abgegeben und von der Kathode wieder aufgenommen. Diese zwei Teilprozesse ergeben zusammengefasst eine Gesamtreaktion, bei der der „Spaltungsprozess“ sichtbar wird, das heißt, dass das Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt wird.

Gesamtreaktion: 2 H₂0 => 2 H₂ + O₂

Ein weiteres Verfahren ist die Verbindung von Pyrolyse und Vergasung von Biomasse. Die erste Stufe bei der Herstellung ist hierbei die Pyrolyse, bei der als Endprodukte Primärgase (Erdgase), Koks und Methanol entstehen. Diese werden in einem zweiten Teilprozess mit Wasserdampf versetzt und es entsteht wiederum ein Gemisch aus Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Auch bei diesem zweiten Schritt muss Energie zugeführt werden und es wird anschließend durch Dampfreformation Wasserstoff gewonnen. Bei Verwendung von Biomasse mit hohem Feuchtigkeitsanteil, beispielsweise Biomüll von Haushalten, kann durch Methangärung 60-70-%iges Methan erzeugt werden, das in Brennstoffzellen der neuen Generation, beispielsweise MCFC, direkt als Brenngas verwendet werden kann und hohe Wirkungsgrade ermöglicht.

Das in Norwegen entwickelt Verfahren trennt Kohlenwasserstoffe in einem Plasmabrenner bei 1600°C vollständig in Aktivkohle (reinen Kohlenstoff) und Wasserstoff.

mögliche Reaktionsgleichung: CH₄ => C + 2 H₂

Eine 1992 in Kanada erbaute Pilotanlage erreichte einen Wirkungsgrad nahe bei 100%!

Eine weitere Art der schadstofffreien Wasserstoffgewinnung ist mit Grünalgen verwirklicht worden. Da dieser Prozess aber erst vor kurzem entdeckt wurde, ist noch viel Forschungsbedarf notwendig, um höhere Ausbeuten an Wasserstoff zu erlangen. Das Ganze basiert auf dem Enzym „Hydrogenase“. Die Algen spalten mit Hilfe dieses Enzyms Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Zur Energiegewinnung nutzen sie die natürliche Photosynthese. Dabei ist zu beachten, dass die Algen vorher auf eine Art Schwefeldiät gesetzt werden müssen. Dadurch wird der Stoffwechsel der Algen reduziert und sie produzieren eine für sich selber nicht mehr verwertbare Energie in Form von Wasserstoff, den sie an die Umwelt abgeben. Eine Forschergruppe aus Bonn beschäftigt sich seit längerem mit diesem Phänomen und war bereits in der Lage, durch Genmanipulation der Algen die Wasserstoffabgabe zu verdreifachen. Die Forscher sind optimistisch, diesen Effekt durch weitere Untersuchungen nutzbar zu machen und in der Zukunft beispielsweise „biochemische Batterien“ zu erzeugen.

Die umweltfreundlichste Art der Wasserstofferzeugung ist die direkte Nutzung von Sonnenlicht zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Da bei wird wiederum zwischen thermischer und chemischer Umwandlung unterschieden. Diese relativ alte Idee erfährt zunehmend Forschungsinteresse und hat gute Chance in den nächsten Jahren konkurrenzfähig zu werden.Der Schwerpunkt der Forschung liegt dabei auf der Entwicklung geeigneter Katalysatoren,für die themische Spaltung des Wassers in Brennspiegelsystemen. Aber auch die Forschung in der Nanotechnologie lässt neue Verbundstoffe entstehen, welche sich für die Produktion von neuartigen Tandem-Zellen eignet.