氢燃料电池汽车的核心为燃料电池发动机系统，其结构主要包括燃料电池发动机、车载储氢系统、冷却系统等。其中，燃料电池发动机系统主要由燃料电池电堆、氢气供给系统、氧气供给系统、发动机控制器等构成。据美国能源署数据，燃料电池发动机系统成本结构为：氢循环系统（4%）、燃料电池电堆（62%）、热管理系统（6%）、空压机（14%）、增湿器（7%）、其他（7%）。
燃料电池电堆是氢能源车的心脏，燃料电池电堆主要由催化剂、质子交换膜、气体扩散层、双极板，以及其他结构件如密封件、端板和集流板等组成。
燃料电池电堆由端板、绝缘板、集流板以及多个单电池组成，其中催化剂和双极板的成本占比较高。单电池主要由双极板和膜电极组成，其中膜电极（MEA）由5层材料构成，分别是最外层的两层气体扩散层、两层催化层以及一层质子交换膜。单电池需要由堆栈的方式构成电池电堆，电堆的两侧需要端板、绝缘板以及集流板等结构装配，起固定、绝缘以及收集电流的作用。
从成本结构来看，据沙利文数据，2021年电堆成本约占燃料电池系统成本65%。膜电极主要包括催化剂、质子交换膜以及气体扩散层，占电堆成本的75%左右，其中催化剂占电堆的36%，双极板占电堆的23%，质子交换膜占电堆的16%。
燃料电池汽车是燃料电池成熟的商业化下游应用市场。从全球燃料电池市场规模来看，行业逐年上涨，市场增速预计加快。据统计，2020年全球燃料电池市场规模为36.9亿美元，同比上涨10.15%。从下游汽车市场来看，2021年全球氢能源汽车销量达16313辆，同比2020年增长68%，截止2021年保有量已达49562辆，预计2021年燃料电池市场规模增速快于2020年。
从中国市场来看，2016-2019年行业快速增长，2020年受疫情影响略有滑坡。据统计，2020年中国燃料电池市场规模为15亿元，同比下降44.44%。从下游市场来看，2021年燃料电池汽车销量达1586辆，同比2020年增长35%左右；据工信部数据显示，2022年前三个月氢能源汽车产销量分别为856辆和738辆，同比分别增长7.2倍和3.9倍，行业或将迎来爆发期。
