Системы «водород — металл» часто являются прототипами при изучении ряда фундаментальных физических свойств. Предельная простота электронных свойств и малая массы атомов водорода позволяют анализировать явления на микроскопическом уровне. Рассматриваются следующие задачи:
В последнее время всё больше внимания к водороду как к источнику дешевой энергии. С решением проблемы хранения и транспортировки водорода, водородная энергетика в скором будущем, возможно, выйдет на лидирующие позиции. Водород хорошо растворим во многих металлах, лучше всего в палладии Pd (в одном объёме Pd растворяется 850 объёмов водорода). С учётом отношения плотностей газообразного водорода и металлического палладия на единицу массы палладия приходится менее 0.006 единиц массы водорода, что в два с половиной раза проигрывает методу хранения водорода в стальных баллонах. Это свойство позволяет с ограничениями рассматривать систему «водород — металл» в области техники хранения и транспортировки водорода. Водород можно хранить и транспортировать в виде твёрдых гидридов металлов и интерметаллических соединениях, способных поглощать и отдавать при нагревании несколько сотен объёмов водорода на единицу своего объёма.
Водород, локализованный в междоузлиях металлической матрицы, слабо искажает кристаллическую решётку. С точки зрения статистической физики реализуется модель взаимодействующего «решёточного газа». Особый интерес представляет исследование термодинамических и кинетических свойств вблизи точек фазового перехода. При низких температурах образуется квантовая подсистема с большой энергией нулевых колебаний и с большой амплитудой смещения. Это позволяет изучать квантовые эффекты при фазовых превращениях. Большая подвижность атомов водорода в металле делает возможным изучение процессов диффузии. Другим направлением исследований являются физика и физхимия поверхностных явлений взаимодействия водорода с металлами: распад молекулы водорода и адсорбция на поверхности атомарного водорода. Особый интерес представляет случай, когда начальное состояние водорода является атомарным, а конечное — молекулярным. Это важно при создании метастабильных металл-водородных систем.
Гидриды интерметаллических соединений нашли широкое применение в промышленности. Значительная часть перезаряжаемых батарей и аккумуляторов (обозначаются NiMH), например, для сотовых телефонов, переносных компьютеров (ноутбуков), фото- и видеокамер содержала электрод из металлогидрида. Такие аккумуляторы являются экологически чистыми, так как не содержат кадмия.