木材炭化獲得多孔炭或活性炭，很久以來被人們用于制藥和凈化，而隨著一次世界大戰的爆發，出現了對防毒面具的需求，活性炭的氣體分離能力和儲氣能力開始被高度重視。起初人們采用普通活性炭吸附儲氫，活性炭是經活化的多孔、有大內表面積和孔容積，以炭素為主要構成元素的具有高表面活性的炭。
活性炭具有像石墨晶粒卻無規則排列的微晶，在活化過程中微晶間產生了形狀不同、大小不一的孔隙，這些孔隙特別是小于20nm的微孔，提供了巨大的表面積，微孔的孔隙容積一般為0.25-0.9mL/g，孔隙數量約為1020個/g，全部微孔表面積約為500-1500m2/g。 微孔是決定活性炭吸附性能高低的重要因素。
在低溫吸附系統中活性炭作為吸附劑，其優點是尺寸、質量適中，但由于活性炭的孔徑分布寬，微孔容積小，為維持氫的物理吸附要求的條件較苛刻，即使在低溫下儲氫量也很低，不到1%，室溫下更低。因此，活性炭作為儲氫材料的應用受到限制。
后來人們采用比表面積更大，孔徑更小、更均勻的高表面積活性炭（比表面積約在2000m2/g以上）作為儲存燃料氣體的主要載體，用比表面積高達3000m2/g的高性能活性炭儲氫，在77K、3MPa條件下可吸氫5%。氫在高性能活性炭上的吸附量，隨壓力升高而顯著增加，壓力越高，氫存儲容量越大。
氫氣在活性炭上的吸附是一種物理過程。溫度恒定時，加壓吸附，減壓脫附。從實測吸附等溫線看，脫附線與吸附線重合，沒有滯留效應，即在給定的壓力區間內，增壓時的吸氫量與減壓時的放氫量相等。吸氫與放氫僅僅取決于壓力的變化。
儲氫炭材料主要有單壁納米碳管（SWNT）、多壁納米碳管（MWNT）、碳納米纖維（CNF）、碳納米石墨、高比表面積活性炭、活性碳纖維（ACF）和納米石墨等。目前研究的是MWNT、CNF和高比表面積活性炭等炭材料的儲氫。