本发明提供一种直接二甲醚燃料电池系统，包括直接二甲醚燃料电池、与燃料电池阴极入口连通的物料供应装置和二甲醚供料装置，其特征在于：二甲醚供料装置包括二甲醚钢瓶和盛有水的压力罐，增设二甲醚回收循环利用系统，包括气液分离罐、净化罐、冷却罐和恒流泵，其中二甲醚钢瓶经控制阀控制接通压力罐，压力罐经设有恒流泵、流量计和控制阀的管道接通燃料电池的阳极进口，冷却罐的进口接通燃料电池的阳极出口，其出口接气液分离罐的进口，气液分离罐上端的出口接净化罐，其下端的出口与净化罐顶端的出口分别接通压力罐。本发明提供的二甲醚回收循环利用系统，不仅提高了二甲醚的利用率，节省了燃料，并消除了系统操作运行的安全隐患。