组成质子交换膜燃料电池的基本单元是单体电池。单体电池的电化学电动势大约1伏左右，其电流密度约为每平方厘米百毫安量级。因此，一个实用化的质子交换膜燃料电池系统，必须通过单体电池的串 联和并联形成具有一定功率的电池组，才能满足绝大多数用电负载的需求。除此之外，为保证燃料电池组 成为一个连续、稳定的供电电源，还必须为系统配置氢燃料贮存单元，空气（氧化剂）供给单元，电池组温度、湿度调节单元，功率变换单元及系统控制单元等。

      1、燃料电池组（堆）

      质子交换膜燃料电池的单体电池，其化学电动势为10－12V，负载时的输出端电压为0.6V－0.8V [ 1 ]。为满足负载的额定工作电压，必须将单体电池串联起来构成具有较高电压的电池组。由于受材料（如：质子交换膜等）及工艺水平的限制，目前单体电池的输出电流密度约在300mA－600mA cm2。因此，欲提高燃料电池的输出电流能力，只有将若干串联的电池组并联，组成具有较大输出能力的燃料电池堆。由于燃料电池堆是由大量的单体电池串并联而成，因而，存在着向每个单体电池供给燃料与氧化剂的均匀性和电池组排热问题。

      2、燃料及氧化剂的贮存与供给单元

      为使质子交换膜燃料电池实现连续稳定的运行发电，必须配置燃料（H 2）及氧化剂（O 2或Air）的贮存与供给单元，以便不间断地向燃料电池提供电化学反应所需的H 2和O 2。燃料供给部分由贮氢器及减压阀组成；氧化剂供给部分由贮氧器、减压阀或空汽泵组成。

      3、燃料电池湿度与温度调节单元

      在质子交换膜燃料电池运行过程中，随着负载功率的变化，电池组内部的工况也要相应改变，以保持电池内部电化学反应的正常进行。对质子交换膜燃料电池运行影响最大的两个因素，是电池内部的湿度与温度。因此，在电池系统中需要配置燃料电池湿度与温度调节单元。以便使质子交换膜燃料电池在负荷变化时仍工作在最佳工况下。

      4、功率变换单元

      质子交换膜燃料电池所产生的电能为直流电，其输出电压因受内阻的影响还随负荷的变化而改变。基于上述原因，为满足大多数负载对交流供电和电压稳定度的要求，在燃料电池系统的输出端，须要配置功率变换单元。当负载需要交流供电时，应采用DC/AC变换器；当负载要求直流供电时，也用需要用DC/DC变换器实现燃料电池组输出电能的升压与稳压。

      5、系统控制单元

      由上述四个功能单元的配置和工作要求可知，质子交换膜燃料电池电源是一个涉及电化学、流体力学、热力学、电工学及自动控制等多学科的复杂系统。质子交换膜燃料电池系统在运转过程中，需要调节与控制的物理量和参数非常多难以手动完成。为使质子交换膜燃料电池系统长时间安全、稳定的发电，必须配置系统控制单元，以实现燃料电池组与各个功能单元的协调工作。