燃料电池可以分为3个引用应用领域:便携领域,固定领域与运输领域。现今的氢燃料电池研究主要集中在电动汽车领域及其相关设备的研究上。
便携领域指的是那些可以移动的装置,比如辅助动力装置(APU)。固定领域指的是设于固定位置产生电力的装置,比如发电站。运输领域为那些提供车辆推进或者其他动力的装置。燃料电池系统多种多样,发电量小到1瓦大到百万千瓦,所以研究不但要从装置的出货数量考虑也要与他们产生的发电量的角度来考虑。研究燃料电池也要考虑其燃料与相关基础设施,涉及燃料与燃料电池的产品本身,贮藏与分发这几个方面。
图表1:全球燃料电池专利中的技术领域分布(2011)

携式设备定义是那些为移动设备充电的设备。比如军用应用(便携士兵电源,撬装式燃料电池发电机等),辅助装置系统(APU)(如休闲和运输产业),便携产品(手电、割草机),小型个人电子(MP3播放器,照相机等),大型个人电子(笔记本电脑,打印机,收音机等),教育工具和玩具等。便携式设备通常应用直接甲醇燃料电池(DMFC)技术或者质子交换膜(PEM)技术。具有离网运行、比普通电池更耐久、快速充电、显著减轻(尤其是军事领域更为显著)、方便可靠低运营成本等优点。
图表2:BOC公司的Hymera野外灯光提供系统

图表3:Lilliputian与HorizonFuelCellTechnologies的便携式燃料电池充电装置

图表4:燃料电池军工领域应用

在消费电子市场燃料电池的应用更为广泛,户外零售企业REI与Brunton专注于销售能给独立运营的设备充电的产品,目前燃料电池正在其产品栏目之内。军工携带产品,不论是车载还是士兵携带功能系统,燃料电池都获得了广泛的认可与应用。虽然想要在这个严格管制的领域推广新的能源技术很难,但燃料电池的重量优势与其燃料节省优势都为其打开了道路。虽然这个领域的订单还没形成规模,但预计未来便携式领域将由军工带动迎来转折点。
2013年出产量低于Fuelcelltoday的预期,这是由于预计在上市的3种应用燃料电池消费电子产品中的两种并没有如期发行(由myFC与Aquafairy生产)。而唯一发行的由(HorizonFuelCells)公司生产的产品并没有达到预期的销售量。在2013年的消费电子产品展上此类产品也没达到预期的增长,预计2013年的移动类设备产品的出货量为13000件,比2012年的18900件有所下降。产品发电量也从2012年0.5兆瓦下降到0.3兆瓦。
固定式燃料电池供电系统指的是那些不能移动的供电设备,通常包括热电联产设备(CHP),不间断电源设备(UPS)与基础发电机设备。
CHP系统主要有4种技术:内燃机、斯特林发动机、蒸汽机和燃料电池,其中燃料电池系统主要是SOFC和PEMFC
图表5:欧盟燃料电池激励政策

家电联产设备(CHP)大小在0.5千瓦到10千瓦之间,受益于燃料电池产生的热副产品,比如说热水,家电联产系统的总体销量大大提高。可达到总效率80%-95%。家用CHP在日本已经得到了巨大的发展,在2010年底有10000台的存量,他们都用于家用供电与供热。南韩也在大力发展CHP家用项目,与日本一样,其购买主要依托于ZF补贴。目前CHP燃料电池主要应用于亚洲,主要是日本,1台额定发电功率1KW的ENE-FARM大体可以满足普通日本家庭60%的电力需求及80%的热水需求。日本在2002年开始启动家庭燃料电池示范计划,2005年开始补助系统装置费用,在2009年初以ENE-FARM名称正式宣布家用燃料电池进入商业化阶段。2009年日本东京燃气、大阪燃气、东邦燃气、西部燃气、新日本石油以及ASTOMOS能源6家公司发表联合宣言,在全球率先在2009年度开始销售“ENE-FARM,目标到2015年年销50000台。
图表6:家电联产设备机构图

图表7:全球家电联产设备销量(单位:台)

不间断电源设备(UPS)主要应用于应对停电,这个市场可以分为五类,其中为电信基站提供离网短时间运行电力;为关键通讯基站比如无线电网络提供额外离网运行时间;为数据系统提供额外离网运行时间这三类系统为目前发货量最多的系统。
图表8:Ballard燃料电池应急电源供应系统

基础发电设施指的是那些提供兆瓦级电力的基础发电站等设施,主要用于替为输电线路无法达到的地区提供电力,同时也能为电网扩建提供支撑。目前SOFC、MCFC、PEMFC与PAFC这四类为流行技术,主要由美国日本生产。这部分出货量近年来保持强劲增长势头,依靠大型应用设备与小型应用设备的双重增长,比2011年增长50%。出货设备发电量达到124,9兆瓦,占全年新产设备发电总量75%。预计2013年的增长势头不变,依托电信企业的后备电源需求、微型热电电源的增长与兆瓦级大型发电站的支持。