本发明公开基于氢气等温压缩、膨胀的氢电耦合系统，包括：电解制氢装置、第一压力的氢气罐、第一压力罐、第一液压机构、第一液体池依次相连，电动机与第一活塞杆相连并驱动第一活塞杆使第一液体池中的第一温度范围的液体进入第一压力罐并压缩第一压力的氢气，第一压力罐、第二压力的氢气罐和第二压力罐、第二液压机构依次相连，第二液体池与第二液压机构相连，第二活塞杆在第二压力的氢气膨胀作用下运动并驱动发电机，第二压力罐、气液分离器、第三压力的氢气罐、氢燃料电池装置依次相连。控制方法包括电解制氢过程和氢气发电过程。充分利用氢气等温压缩过程中产生的热量以及氢气等温膨胀过程中的膨胀做功，显著提高氢电耦合系统的综合利用效率。