地下储氢库相比于地上储氢方式，具有存储量大、安全性高、成本低、适用性广等特点，但其技术成熟度较低，目前多数项目仍处于研究或试点阶段。地下储氢库又称地下储氢系统，是一种利用地下地质构造进行大规模氢能存储的设施。
　　地下储氢库研发起步于上世纪70年代，国外企业在地下储氢库选址评价、库容设计、建库工艺、运行监测等方面具有先发和技术优势。我国地下储氢库研究起步较晚，目前地下储氢库建设方案尚不完善。
　　地下储氢库分为人工建造类、天然形成类两大类。地下储氢库的工程设计和选址是目前地下储氢领域主要研究方向。目前可以储存氢气的地质层主要包括盐穴、含水层、枯竭油气藏、废弃矿井、地下岩洞等，其中盐穴、含水层、枯竭油气藏是目前地下储氢库可行性最高的解决方案。
　　目前盐穴储氢库建设进程较快、技术相对成熟。近年来，美国、加拿大、德国、英国等国家加大了对盐穴储氢库的探索和应用，其中美国已有多个实现运行的盐穴储氢库。我国盐穴储氢库处于建设中，包括中国平煤神马能源化工集团的盐穴储氢项目、陕西华盐绿能能源的电解水制氢-盐穴储氢科研项目等。
　　枯竭油气藏具有存储空间大、地质认识程度高、密封性好、地理分布较广等特点，是最具潜力的地下储氢地质构造。2015年，Hychico公司在阿根廷Diadema地区开展枯竭气藏储氢先导性试验，2023年，RAG公司在奥地利的Gampern气田启动枯竭油气藏储氢示范项目。我国枯竭油气藏储氢库建设落后于国外，2024年上半年，中石油启动了地下油气田储氢库前期勘探工作及前期招标。
　　近年来，随着制氢技术突破，氢能生产规模不断扩大，2023年我国氢能产量已达3650万吨以上。目前储氢已成为制约氢能产业发展的关键环节，市场对大规模储氢技术的需求旺盛。氢为气体状能源，可同天然气一样被储存在地下，地下储氢库作为地下储氢的重要设施，重要性正日益凸显。
　　我国盐层分布较少、夹层多，盐穴型地下储氢库库址资源有限，而枯竭油气藏丰富，利于建设气藏型地下储氢库，此外气藏型地下储氢库潜在库址与新能源发电资源的空间重合度高，未来发展潜力巨大。但目前来看，国内外地下储氢库建设均存在诸多技术挑战，其规模化发展仍面临巨大挑战。