氢燃料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置，通过电化学反应将阳极的氢气和阴极的氧气（空气）的化学能转化为电能。燃料电池结构单元主要由膜电极组件和双极板构成，其中膜电极组件是由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组合而成的，为反应发生场所；双极板是带流道的金属或石墨薄板，其主要作用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生的水和热。除电堆以外，燃料电池发动机还需要一系列辅助系统才能实现其功能。其中控制系统通过高精度调节反应气体的压力及流量等使得电堆中的反应始终维持在输出功率、温度、湿度均合适的水平，保证发动机稳定可靠工作；氢气和空气供给系统是为电堆提供合适压力、温度、湿度、流量的氢气与空气；水热管理系统用于保持燃料电池内部水平衡和热平衡。

全球主要国家均对氢燃料电池的发展投入大量资源，以期在未来新时代的能源竞争中占据领先位置。从目前的情况看，日本、韩国和中国对燃料电池的整体投入最高，以丰田、现代为代表的燃料电池乘用车和固定式热电联供系统以及氢能大巴、物流车的生产均处于全球领先；美国近两年在制造方面增速不如东亚国家，但加州作为燃料电池乘用车的最大单一市场仍然是整个产业里举足轻重的市场；欧洲的燃料电池研发起步很早，近年来奔驰等传统车厂以及博世等一级供应商均已经开始进入燃料电池领域。本文将简单分析全球六个主要市场的情况：中国、日本、韩国、美国、德国、欧洲其他地区。中国：政府对氢能产业高度重视，政府工作报告提出推动加氢设施建设。中国燃料电池产业链技术快速提升，到2019年中国电堆产业链国产化程度达50%，系统关键零部件国产化程度达70%。中国燃料电池发展初期以商用车为主，目前燃料电池车保有量超4500辆，加氢站超20座。规划2030年燃料电池车100万辆，加氢站1000座。燃料电池发电具备清洁环保、效率高和无间断发电等优点，在固定式发电 领域和家用热电联产增长迅速。世界各地已陆续安装了数十万台燃料电池发电装置，根据统计，燃料电池固定式发电应用已从2011年81.4MW增加到2018年的240MW，平均年复合增长率近 20%。截止2019年4月初，ENE-FARM 部署量达30.5万套，成为全球最成功的燃料电池商业化项目之一。从下游应用来看，发电、交通、工业能源、工业原料、建筑 CHP 领域将是 未来的重点，其中交通、建筑 CHP 率先爆发，2025 年后发电、工业能源 等领域逐步发力。预计2030年全球运营中的燃料电池车约1000~1500万辆，2050年燃 料电池车达4亿辆（约占 25%），燃料电池卡车达 500 万辆（约占 30%），燃料电池公交车达 1500 万辆（约占 25%），约占各自领域的 20%~25%。预计2030年全球10%的用户使用 CHP设备（混合气），2050年全球8%的用户使用CHP设备（纯氢气）。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国氢燃料电池行业市场监测及投资环境评估预测报告》统计数据显示：2021-2025，燃料电池进入快速增长期，产业在合理补贴退坡情况下实现盈利。到2025年系统成本达到2000元/kW，氢气售价降低到28元/kg，燃电池汽车产销量达到25万辆。2026-2030，燃料电池进入爆发期，产业无需补贴可以实现内生性增长。到2030年系统成本不高于1000元/kW，氢气售价23元/kg，燃料电池汽车产销量达到150万辆以上，燃料电池汽车市场规模达到5000亿。

氢作为储能介质，未来结合光伏、风电将重塑能源格局。我国可再生能源发电比例在快速增大，但同时也存在发电和负荷中心在地理上的布局不均和季节性不均难题，氢储能是储能等领域重要发展路线之一，具有规模适应性强、环境友好、终端应用灵活多样、可跨季度储存等优点，并可与天然气管网结合，是大规模消纳弃风、弃光、弃水等新能源，实现电网和气 网互联互通的重要手段。随着燃料电池产业的推进和以氢为核心的储能的发展，氢气作为沟通交通、发电和储能三大领域的关键能源气体，重要性不断上升，未来地位有望与石化资源比肩，我们预计2030年市场价值超万亿。