Basado en un estudio completo y riguroso, este documento aborda el tema de garantizar una asociación factible en la práctica entre una Celda de Combustible de Membrana de Intercambio de Protones (PEMFC) y convertidores de potencia DC-DC, incluyendo un convertidor reductor y elevador. Esta asociación es modelada matemáticamente, analizada y controlada por un controlador PID óptimo. Utilizando herramientas de estabilidad absoluta con un enfoque analítico riguroso que tiene en cuenta los efectos de windup, además del comportamiento no lineal de la Celda de Combustible de Membrana de Intercambio de Protones, se proporcionan condiciones suficientes para garantizar que el sistema de lazo cerrado sea L-estable. Estas condiciones permiten que los parámetros del controlador PID óptimo sean elegidos y aseguran la estabilidad del sistema de lazo cerrado, mediante el seguimiento de salidas de referencia y un rendimiento óptimo contra perturbaciones. Se llevaron a cabo análisis formales, simulaciones numéricas y validación experimental para verificar que el controlador PID diseñado con una acción anti-windup es robusto y cumple con todos los objetivos predefinidos. Además, este estudio demuestra que la asociación entre la PEMFC y los convertidores DC-DC se logra solo si se cumplen ciertas condiciones.