Чистый водород горит спокойно в кислороде воздуха.
2H₂ + O₂ = 2H₂O + Q
В действительности, если столкнуть молекулы O₂ и H₂, то никакой реакции не произойдет. Обе молекулы являются достаточно устойчивыми. Чтобы горение происходило, и образовывалась вода, необходимо существование свободных радикалов. В частности, атомов H, O и групп OH.
Последовательность реакций, которые происходят в действительности при горении водорода:
H + O₂ → OH + O;
OH + H₂→H₂O + H;
O + H₂ = OH + H.
При комнатной температуре смесь водорода и кислорода может храниться в закрытом сосуде неограниченно долго. При повышении температуры сосуда, давления, смесь воспламеняется и сгорает чрезвычайно быстро, со вспышкой или взрывом.
В настоящее время водород считается перспективным топливом для водородной энергетики. При горении водорода образуется чистая вода, поэтому этот процесс считается экологически чистым.
Кривая зависимости между критическими давлением и температурой, при которых происходит самовоспламенение смеси, имеет характерную Z-образную форму, как показано на рисунке. Нижняя, средняя и верхняя ветви этой кривой называются соответственно первым, вторым и третьим пределами воспламенения. Если рассматриваются только первые два предела, то кривая имеет форму полуострова, и традиционно этот рисунок называется полуостровом воспламенения