本文开发了一种以Nafion质子膜作为固体电解质的燃料电池型H₂S传感器,该传感器具有室温工作、本质安全、环境友好、零功耗、良好的机械和化学稳定性等优势,在石油化工、污水处理、染料制备等易燃易爆领域中具备良好的应用前景。本论文从传感器的核心部件——膜电极入手,通过敏感材料合金化的组分增感和制备方法改进的工艺增感来提高敏感电极材料的催化活性,通过两级增感策略研制出具有响应恢复速度快、测试量程大、选择性优异的H₂S传感器。主要研究内容如下:第一,开发了基于碳纤维担载的铂（Pt）-铑（Rh）纳米颗粒敏感电极的H₂S传感器,采用硼氢化钠还原法制备的碳纤维担载Pt-Rh纳米颗粒作为敏感电极材料,采用热压法制备了膜电极组件（MEA）。使用X射线衍射仪（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）分析制备电极材料的结构和形貌。重点研究了Pt、Rh合金化和碳纤维表面重塑对传感器性能的影响,探索了Pt和Rh的最佳比例和最优的碳纤维腐蚀工艺。结果表明:当Pt与Rh的比例为1:1时,传感器气敏性能最佳。通过碳纤维的表面重塑提高了贵金属纳米颗粒的担载量,使得传感器的灵敏度从-0.158μA/ppm提升到了-0.191μA/ppm。传感器可以检测低至0.1 ppm的硫化氢,在1至200 ppm范围内响应电流同硫化氢浓度呈良好的线性关系;对50 ppm H₂S的响应和恢复时间分别为10 s和16 s,能够实现对硫化氢的实时监测;此外,传感器还表现出良好的重复性、耐湿性、选择性和稳定性。第二,开发了基于碳纤维担载的铂（Pt）-锡（Sn）纳米颗粒敏感电极的H₂S传感器,重点研究了敏感电极材料制备工艺的改进和Pt-Sn材料中合金化对传感器性能的影响。采用硼氢化钠还原法和乙二醇法两种制备的Pt/C材料（Pt/C（NaBH₄）、Pt/C（EG））,结果表明乙二醇法是更好的制备手段,基于此方法制备的敏感电极材料贵金属颗粒分布更为均匀,基于相应敏感电极材料的Nafion基传感器灵敏度更高。采用乙二醇法制备了Pt-Sn/C敏感电极材料,对材料进行X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和能量色散X射线光谱仪（EDS）等表征,发现材料为Pt、Pt₃Sn和SnO₂的多相组合态,表面更加粗糙。研究了基于Pt/C（NaBH₄）、Pt/C（EG）、Pt-Sn/C敏感电极材料的Nafion基传感器的气敏性能,结果表明:基于Pt-Sn/C敏感电极材料的传感器具有最高的灵敏度（-0.276μA/ppm）,对0.2-100 ppm浓度范围内的H₂S实现线性检测,对50 ppm H₂S的响应和恢复时间分别为10 s和8 s,此结果在室温工作下的硫化氢传感器中处于国际领先水平。此外,在选择性研究中发现,相比于传统的Pt/C催化剂,Pt和Sn的合金化能够有效抑制对CO和SO₂等干扰气体的响应,并提升了长期稳定性;同时,传感器还表现出良好的重复性和耐湿性。本文主要研究了敏感电极材料的组分和材料制备工艺的不同对传感器气敏性能的影响,发现乙二醇法明显优于硼氢化钠还原法,在电极材料中对贵金属的合金化能够明显提升传感器的选择性和稳定性。综合组分增感和工艺增感的两级增感策略,研制出了室温工作、灵敏度高、响应恢复速度快、稳定性强的Nafion基燃料电池型H₂S传感器,在易燃易爆环境下具备良好的应用潜力。