氢能应用环节是氢能产业链的末端，包括将氢直接作为燃料应用于工业、大规模发电等领域，氢燃料电池、氢燃料电池汽车等领域。目前主要在氢燃料电池和氢燃料电池汽车这两个领域。
氢燃料电池产业包括车用氢燃料电池、便携式氢燃料电池、家用热电联供系统、氢能分布式电站、氢燃料电池关键零部件及研发检测等产业子环节。
车用氢燃料电池方面，车用氢燃料电池主要应用在乘用车、商用车、叉车三个方向。乘用车领域的氢燃料电池仍以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为主，各大汽车制造商不断开发并完善氢燃料电池的相关技术，形成了若干技术联盟。氢燃料电池在商用车领域的应用更广泛，北美、欧洲、亚洲的政府部门都非常支持燃料电池商用车的开发和示范运行，在示范项目的带动下，整体市场发展平稳。氢燃料电池在叉车领域的应用较广，替代原有的蓄电池，节省了充电时间和电池更换与充电的场地，同时节省了大量运营成本，虽然氢燃料电池叉车的购置和改装成本较高，但是在叉车的生命周期内具有成本优势。
便携式氢燃料电池方面，便携式移动氢燃料电池具有离网运行、比普通电池更耐久、轻量化、快速充电、方便可靠、低成本等优点。可使用于小型家电、笔记本、手机及特种领域。
目前家用热电联供系统燃料电池主要应用于亚洲和欧洲，主要是日本和德国。
目前燃料电池分布式电站多以大型电站为主，主要的燃料电池有：熔融碳酸盐燃料电池、磷酸类燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池四种。
氢燃料电池关键零部件方面，核心技术被少数发达国家掌握和垄断，目前我国主要依赖进口。氢燃料电池最重要的部件为产生电能的部件电池堆，由膜电极、双极板、密封材料、集流板及紧固件等组成，氢燃料电池中的辅助部件（BOP，包括热管理系统、空气处理系统、燃料处理系统）及电力转换与控制部件也比较重要。目前，在我国装车的氢燃料电池汽车中，大多采用国外电堆和技术，其比例估计达到70%以上。但在氢瓶、膜电极、双极板等关键零部件和氢燃料电池集成等技术上实现了国产化，可使成本比进口同类产品降低50%至80%。
氢燃料电池汽车产业包括氢燃料电池汽车整车、氢燃料电池汽车关键零部件等产业子环节。
氢燃料电池乘用车方面，欧美及日本等传统汽车大国研发水平较高、技术突破较早，在过去的几年内主导着燃料电池乘用车的市场。全球氢燃料电池乘用车其中一半以上（53%）在加利福尼亚州登记，这使得美国成为全球氢燃料电池汽车应用的前沿阵地，日本以38%排名第二，欧洲则为9%。而在各制造商交付的氢能燃料电池汽车占比方面，丰田占比最大，高达75%，其次是本田和现代，分别为13%和11%。当前主流车型有丰田Mirai、本田Clarity、现代Nexo等。
氢能应用环节的市场前景
氢燃料电池具有广阔的应用前景。根据相关统计显示，从出货容量统计看，全球燃料电池出货量增长明显，2009年全球燃料电池出货容量为86.5MW，2017年燃料电池出货容量达669.7MW。
从出货量区域分布来看，全球燃料电池生产区域较为集中，主要集中在欧洲、北美、亚洲少数国家。2017年我国燃料电池行业整体产能在60MW以上，燃料电池出货量达到44.7MW，燃料电池出货量占全球的6.67%。据测算，2017年我国燃料电池市场规模为2.50亿元，产品均价为5593元/kW；随着国内技术水平的提升，产业规模效应的显现，我国燃料电池销售均价将呈下滑态势，预计到2024年我国燃料电池市场规模将增长至27.65亿元，产品销售均价在3000元/kW左右。
氢燃料电池汽车具有零排放、长续航里程和短时间加注燃料等优点，被认为是未来车辆发展的终极方向。目前已经推出商业化燃料电池汽车产品的有丰田、本田、现代等，预计到2020年其他汽车制造商如奔驰、宝马、通用等都会推出自己的氢燃料电池车。国际氢能委员会会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示，预计到2030年，全球燃料电池乘用车将达到1000万辆至1500万辆。
截至2018年年底，我国氢燃料电池汽车拥有量3428辆。国内东风汽车、安凯、宇通、金龙等汽车生产商的部分燃料电池汽车车型已经获得工信部的生产许可。氢燃料电池汽车有望在2019年正式实施十城千辆推广计划。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》，到2020年我国燃料电池车辆将达到1万辆；到2030年我国燃料电池车辆保有量将达到200万辆。届时，中国有望成为全球最大的燃料电池汽车市场。
