为了研究元件关联作用对氢燃料电池系统可靠性的影响，以集流板、扩散层和催化层的性能状态与质子膜温度失效和湿度失效的关联关系为研究对象，利用马尔科夫方法建立元件多状态退化模型。通过转移系数描述元件状态转移率与关联特性的动态关系，构建新的状态转移矩阵；基于通用发生函数导出关联系统多态可靠性分析模型，并讨论了多元件关联情形的模型特点；结合Kolmogorov方程求得多态元件各状态下的概率，分别研究了单一关联组和多关联组温-湿复合影响两种情况下的系统可靠性趋势。结果表明：质子膜的状态转移率会随着集流板、扩散层和催化层性能的退化而改变；当上述元件处于高性能状态时，质子膜的关联特性使系统的可靠度更高，而这些元件在低性能状态时，关联特性使系统的可靠度更低；冷却元件的状态对系统可靠性的影响比增湿元件状态的影响大。研究结果可为电池系统可靠性设计和寿命周期预测提供理论依据。