燃料電池是將化學能通過電化學反應直接轉換為電能的發電裝臵。燃料電池不經過燃燒過程直接以電化學反應方式將燃料（如氫氣、天然氣等和氧化劑）中的化學能直接轉化為電能。燃料電池作為開放式系統，通過外部給予氧化劑及燃料可實現持續發電，其能量轉化效率在 40～60%， 如果實現熱電聯供，燃料的總利用率可高達 80%以上。
燃料電池主要由陽極、陰極、電解質和外部電路等四部分組成。電池的陰、陽兩極兼具電子傳導及催化劑的作用，燃料氣由陽極通入，反應放出的電子經外電路傳導到陰極，再與氧化氣結合生成離子。離子在電場作用下,通過電解質遷移到陽極上,與燃料氣反應,構成回路產生電流。在此過程中，燃料電池由于自身的電化學反應以及內阻,僅產生一定的熱量， 生成物主要是水， 無任何有害氣體排放，是真正的清潔環保電源。

燃料電池通過電化學方式取得能量

　　交通運輸應用有望成為燃料電池爆發的主推力。燃料電池叉車在北美增長較為快速，燃料電池朝大功率發展，當前全球燃料電池電動車的保有量不足千輛，歐洲、美國、日本等國家政府正大力支持燃料電池車的產研發展，日本政府宣布計劃 2020 年國內燃料電池保有量達到 4 萬臺，2030 年之前達到80 萬臺。英國預計2020 年燃料電池車銷量達到 1 萬輛。

2008—2014年燃料電池出貨量（單位：千件）

　　2025 年度全球燃料電池系統市場增至 3281 億元的規模，燃料電池車用市場規模將暴增至 1842 億元，行動裝臵用市場規模將達 19.8 億元。

美國燃料電池車是交通運輸應用領域的主要部分

國內各應用領域市場占比

　　預測到 2021 年，全球燃料電池汽車（包括巴士）銷量將超過 5萬輛，到 2024 年全球燃料電池車大規模量產時，年銷量將達到 22.8 萬輛。預計總市場規模將達到 456 億元。

2015—2024年燃料電池汽車（包括巴士）銷量預估

　　燃料電池系統分為電池堆、燃料儲存系統、輔助處理器、空氣壓縮機和增濕器等部分，系統的成本、制氫及存儲是制約燃料電池發展的瓶頸。預計產業規模化疊加豐田開放專利帶動的技術普及提升有望助力單位成本的快速下降， 推動氫燃料電池實現商業化突破。

燃料電池產業鏈

　　目前系統的耐久性為 2500h，以年產 50 萬臺計系統成本在49 美元/kW，美國能源部目標是燃料電池系統的成本下降到 30 美元/kW，達到和內燃機成本同樣的水平。當功率密度為4kW/m2時， 從生產5萬輛到500萬輛燃料電池汽車的規模效應下，成本將從 167 美元/kW 下降到 38 美元/kW。綜上認為燃料電池的成本在產業規模化下存較大的下降的空間。

燃料電池的目標狀態

　　加氫站的建設已有規劃，2015 年日本新增 28 座，是所有國家中新建數目最多的國家，其次是歐洲，新增 19座，全球共新增 54 座加氫站，全球加氫站存量共有 214 座正在運營。全球各國計劃2016 年新增104 座加氫站。目前建設加氫站的成本較高，建設加氫站的成本保守計預計為 1200~1500 萬元，我國雖沒有明確的規劃，但對日產 200kg 以上的加氫站給予 400 萬元的補貼。從規劃遠景來看，日本規劃 2025 年達到 800 座加氫站，韓國規劃 2020 年建設 168 座加氫站，德國規劃2025 年達到千座以上。

全球主要國家加氫站建設規劃