氫能源的下游應用主要包括直接燃燒（氫內燃機）和燃料電池，燃料電池技術效率更高，更具發展潛力。
目前，以燃料電池技術為基礎的氫能源應用已相對廣闊，未來將遍及汽車、發電和儲能等領域。
燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，它是按照原電池電化學原理，把貯存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能，因而實際過程是燃料和氧氣的氧化還原反應。
燃料電池在發電效率、環境保護、能量密度、工作噪聲、可靠性上都有較大優勢。
燃料電池 ：全球燃料電池快速增長，與國際先進產品相比還有差距
從全球范圍看，日本、韓國、美國、加拿大的燃料電池研發水平處于全球領先。日本燃料電池出貨量和裝機規模占全球60%以上。
日本
根據日本2014年公布的《氫燃料電池戰略發展路線圖》，在2025年前的第一階段，將快速擴大氫能的使用范圍，以促進燃料電池的裝置數量在2020年和2030年分別達到140萬臺和530萬臺。
在2020-203年的第二階段，日本將全面引入氫發電和建立大規模氫能供應系統，將購氫價格降至30日元/m3。
在2040年的第三階段，將通過收集和儲存二氧化碳，全面實現零排放的制氫、運氫、儲氫。
韓國
韓國現代從2002開始研發燃料電池汽車，2013年，韓國現代宣布將提前2年開展千輛級別的燃料電池SUV（現代ix35）生產，在全球率先進入燃料電池千輛級別的小規模生產階段。
歐美
美國政府對燃料電池在內的新能源公司提供資金支持和稅收減免，其中，對于燃料電池和任何氫能基礎設施建設實施30%-50%的稅收抵免。
歐洲出臺政策支持加氫站建設。奔馳公司2017年宣布推出首款插電式氫燃料電池混合動力車GLCF-CELL。
市場規模
近年來，全球燃料電池市場正進入快速增長期。2012-2017年，全球燃料電池累計出貨數量37.3萬個，出貨容量2511MW，年復合增速分別達10%和32%。保守估計2018年全球燃料電池出貨容量已突破800MW。
從區域來看，目前，亞洲燃料電池出貨數量世界第一，數量占比近8成；而北美在出貨容量上具有顯著優勢，占比接近一半。
此外，歐洲在燃料電池市場上也有一定的市場份額。
自2016年以來，在國家政策的大力扶持下，中國燃料電池產業發展迅猛。
截至2017年底，我國燃料電池行業整體產能在60MW以上，2017年燃料電池出貨量達到45MW，出貨量增速進一步提高。
代表企業我國燃料電池正在起步，但零部件方面的相關企業仍較少，特別是最基本的關鍵材料和部件，如質子交換膜、碳紙、催化劑、空壓機、氫氣循環泵等。
國內雖有相關企業開始介入，但與國際先進產品相比，可靠性和耐久性仍存在較大差距，大部分關鍵零部件及關鍵材料仍依賴進口。
代表企業包括：新源動力、雄韜股份、神力科技、德威新材料、安泰科技、濰柴動力等等。
氫能源汽車：燃料電池汽車產量呈“J”型增長，2018年產量1619輛
除了純電動、混合動力外，氫燃料電池汽車也是未來發展的一個重要技術路線，并且由于其在排放、續航里程、使用便利等方面的優勢，被認為是新能源汽車發展的終極目標。
與純電動汽車相比，氫燃料電池車可以真正實現全程零排放。
而且，相對于純電動汽車動輒幾個小時的充電時間，氫燃料電池車一次加充氫氣時間僅需要3到5分鐘。
同時，氫燃料電池體積小、容量大，可實現環保回收全部再次利用。
不過，氫燃料電池車也存在一些劣勢，其技術突破難度更高，基礎設施投入成本更高。
氫氣的運輸、儲存，以及加氫站的大規模鋪設等與建設充電樁相比投入巨大。但從長遠來看，氫燃料電池車是未來的一個重要發展方向。
市場規模
據國際能源署(IEA)預測，到2025年，氫燃料電池車將占全球車輛的17.5%。
在中國氫能源及燃料電池產業高峰論壇上發布的《中國氫能源及燃料電池產業發展研究報告》提出，到2050年，氫燃料電池汽車將覆蓋15%的乘用車和50%的商用車。
近年受益政策支持，中國燃料電池汽車產量呈“J”型增長，2017全國燃料電池汽車產量達到1272輛，2018年是燃料電池汽車商業化運營的元年，產量躍升至1619輛，燃料電池汽車產業開啟以補貼為基石的內生性增長時代。
同時，新能源汽車銷量快速增長，從2013年1.8萬輛增至2017年77.7萬輛，漲幅達4216.7%。
受到補貼調整等影響，新能源汽車銷量仍保持高速增長，其中2018年新能源汽車銷量為125.6萬輛，比上年同期增長61.7%。
燃料電池銷量完成1527輛。包括燃料電池貨車109輛，燃料電池客車1418輛。
2018年，中國燃料電池汽車銷量明顯下滑，但是隨著政策的推動，預計2019年銷售市場將會回暖。
企業格局
國際上，燃料汽車的合作研發成為趨勢。本田與通用早在2013年就已經簽下了合作協議，如今計劃到2020年合并氫燃料電池生產。
寶馬于2013年啟動了與豐田的合作，希望利用自身技術和資源在豐田的氫燃料電池技術基礎上進行調整和提升。
國內，目前越來越多中國企業正在加入燃料電池行業，截止目前已經有41家中國整車企業開始研發燃料電池汽車。
除了整車企業，汽車零部件企業、產業資本也相繼在氫能及燃料電池產業加碼投入。
目前國內具備燃料電池汽車生產資質的企業有13家：宇通客車、福田汽車、上汽集團、上汽大通、申龍客車、中植汽車、金龍客車、東風、飛馳客車、奧新、南京金龍、青年汽車、蜀都客車。
從地域看，中國氫燃料電池汽車產業在全國各地呈現出全面發力的發展特點，但也形成了一定的產業集群。
目前，綜合實力較強的地區為北部地區和華東地區；同時華中地區、西部地區產業集群實力也日漸凸顯。
資料來源：安信證券
