为分析元件相关性对氢燃料电池系统可靠性的影响，以集流板、扩散层、催化层的性能状态与质子交换膜的温湿度失效之间的相关关系为研究对象，采用马尔可夫方法建立元件多态退化模型。通过迁移系数描述状态迁移率与元件关联特性的关系，构建新的状态转移矩阵。基于通用生成函数，推导出关联系统的多态可靠性分析模型，并讨论其多元件关联特性。结合Kolmogorov方程，求解多态元件各状态的概率，分别研究单组关联及多组温湿度关联共同影响下电池系统的可靠性变化趋势。结果表明：质子交换膜的状态迁移率随集流板、扩散层和催化层的性能退化而变化；当这些元件处于高性能状态时，质子交换膜的相关性使系统更可靠；相比之下，当这些元件处于低性能状态时，相关性使系统可靠性降低；冷却元件状态对系统可靠性的影响大于加湿元件状态的影响。研究成果可为氢燃料电池系统可靠性设计与评估提供理论依据。