一种能源技术领域的质子交换膜燃料电池和空气源热泵热水器的联合系统，包括：质子交换膜燃料电池子系统、空气尾气调节阀、蒸发器、压缩机、冷凝盘管、节流元件、热水水箱、冷水调节阀、热水调节阀、温度传感器，质子交换膜燃料电池子系统通过空气尾气调节阀与蒸发器相连接，质子交换膜燃料电池子系统与压缩机电连接，蒸发器、压缩机、冷凝盘管、节流元件通过铜管串联连接构成热泵子系统，冷凝盘管置于热水水箱中，冷水调节阀安装于热水水箱上，热水调节阀安装于热水水箱上，温度传感器安装于热水水箱内。本发明可以利用质子交换膜电池子系统排出空气的余热，从而使空气源热泵子系统的结构简化、运行稳定、功耗减少以及经济性得到提高。