液態氫氣是由氫液化而成的無色無臭的透明液體，是仲氫（p-H2）和正氫（o-H2）的混合物。正氫和仲氫是分子氫的兩種自旋異構體，這種異構現象是由于兩個氫原子的核自旋有兩種可能的偶合而引起的。正氫的原子核自旋方向相同，仲氫的原子核自旋方向相反。仲氫分子的磁矩為零，正氫分子的磁矩為質子磁矩的兩倍。仲氫與正氫的化學性質完全相同，而物理性質有所差異，表現為仲氫的基態能量比正氫低。在室溫或高于室溫時，正、仲氫的平衡組成為75:25，稱為標準氫（n-H2）或正常氫。低于常溫時，正仲氫的平衡組成將發生變化，仲氫所占的百分比增加。氣態氫的正仲態轉化在存在催化劑的情況下才能發生，而液態氫則在沒有催化劑的情況下自會自發地發生正仲轉化，但轉化速率較慢。氫的正仲轉化是一放熱反應，轉化過程中放出的熱量和轉化時的溫度有關。為減少正仲氫轉化放熱造成的液氫蒸發損失，所有液氫產品中要求仲氫含量至少在95%以上，即要求液化時將正氫基本上都催化轉化為仲氫。