Toda a água na Terra contém hidrogénio; a fórmula molecular da água é H2O, significando que cada molécula de água tem dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio. Consequentemente, o hidrogénio nunca estará em falta. Dividir água para libertar hidrogénio, no entanto, requer entrada de energia — não existe almoço grátis na natureza.
Geradores de hidrogénio tipicamente funcionam dividindo água através de eletrólise. A reação química para eletrólise é o inverso da reação de combustão para hidrogénio. Queimar combustível de hidrogénio combina hidrogénio e oxigénio para formar água e liberta energia. Dividir água, por outro lado, liberta hidrogénio e oxigénio e consome energia.
As leis da termodinâmica ditam que energia não pode ser criada nem destruída, a desordem de um sistema fechado deve sempre aumentar, e nenhum motor térmico pode operar a 100 por cento de eficiência. Segue-se das leis da termodinâmica que não há forma de dividir água em hidrogénio e oxigénio, depois recombiná-las e acabar com mais energia do que tinha no início. Um gerador de hidrogénio sempre levará tanta ou mais energia para fazer hidrogénio do que será libertada queimando o hidrogénio que produz.
Só porque a entrada de energia para um gerador de hidrogénio é maior que a saída não significa necessariamente que o hidrogénio seja um combustível impraticável. A questão chave é a fonte de energia usada para alimentar o gerador de hidrogénio. Se energia solar for usada para alimentar o gerador de hidrogénio (ex: através de célula fotovoltaica), então o gerador de hidrogénio torna-se uma forma de armazenar luz solar como combustível. A praticabilidade deste tipo de geração de energia depende da eficiência de produção, infraestrutura para armazenamento e transporte de hidrogénio, e disponibilidade de carros que usam hidrogénio como combustível — todos assuntos de intensa investigação em curso em 2010.