本发明公开了一种氢气燃料电池系统，涉及燃料电池技术领域，该系统包括：电池堆、空压机、第一湿度交换装置和控制器，第一湿度交换装置设于所述空压机与电池堆之间，所述第一湿度交换装置接收所述空压机的干空气，并将干空气与所述电池堆的阳极尾气进行湿度交换，再将湿度交换后的阳极尾气输送至所述电池堆的阳极入口；控制器获取所述第一湿度交换装置的水迁移系数、所述电池堆的阳极出口的温度和压力、所述空压机出口的温度和压力，控制所述第一湿度交换装置接收干空气的流量。本发明除湿效果好，不涉及液态水的排放，避免氢气排出，氢气利用率高，且能精确控制尾气中的氢气湿度，满足电池堆在不同工况功率下阳极电化学反应的需求。