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氢能源的广泛应用使得氢泄漏检测传感器的研究和开发日益重要。电位式氢传感器具有信号不依赖于膜电极尺寸、易小型化、外置设备简单等优点，适合市场化的要求。本论文从传感器核心部件—电解质薄膜的性能、传感器的制作方法和传感器在不同环境下的工作响应特性三个方面出发对电位式氢传感器进行系统研究，取得如下成果：
(1)制备出以Nafion112膜为电解质的便携式氢传感器，室温下该传感器可有效检测最低至10ppm的微量氢泄漏，其响应电压和氢气浓度的对数呈线性关系。传感器的工作环境(如温度和湿度)影响其响应特性。环境湿度相同条件下，温度升高导致质子交换膜严重失水，传感器内阻显著增大，其响应电压下降。环境湿度的影响又与温度密切相关。温度较低时，湿度增加导致质子交换膜水淹，传感器响应电压下降；温度较高时，电解质膜自身失水严重，高湿度能有效缓解膜失水现象，使得传感器响应电压逐渐上升。以能斯特方程为基础，考虑温度、湿度的影响，对不同环境条件下传感器的响应特性采用多元多项式进行拟合，建立了相应的数值拟合公式，为实际应用中氢浓度的标定提供了计算方法。
(2)采用溶液浇铸法制备了掺杂不同铵盐的壳聚糖复合电解质。掺杂的铵盐与壳聚糖发生络合，产生大量质子供体，使其成为质子导体；同时提高了无定形组织含量，促进离子迁移。掺杂铵盐的浓度增加使得复合电解质的玻璃态转变温度和激活能先降低后增加，而电导率先增加后降低，适当铵盐的掺杂能够使壳聚糖复合电解质具有最佳性能。
多种铵盐复合电解质研究揭示了不同铵盐对壳聚糖电解质结构和性能改变的不同，与它们之间库仑相互作用有关，为制备高性能壳聚糖复合电解质掺杂物的选择指明方向。研究表明，乙酸铵/壳聚糖复合电解质的性能最优，氯化铵/壳聚糖复合电解质次之，硫酸铵/壳聚糖复合电解质最差。
掺杂40wt％乙酸铵的壳聚糖复合电解质具有最优的离子电导特性，电导率最大为2.87×10-4S·cm-1，激活能最小为0.19eV和玻璃态温度是369K。环保、低成本乙酸铵/壳聚糖复合电解质适合作为传感器的电解质材料，具有重要的应用前景。
(3)采用浸渍还原法实现了Pt电极和Ag电极在40wt％乙酸铵/壳聚糖复合电解质表面的原位形成。通过改变浸渍、还原时间探索获得了结构最佳电极的工艺，研究表明浸渍5分钟还原5分钟制备的电极结构最佳，呈多孔网络状。
室温下乙酸铵/壳聚糖复合电解质氢传感器对氢具有很好的响应特性，传感器的响应饱和电压值与氢气浓度的对数呈线性关系。相同氢气浓度条件下，浸渍5分钟还原5分钟工艺制备的多孔结构膜电极氢传感器的响应饱和电压值最高。以具有优异热稳定性和自吸湿性壳聚糖复合电解质为核心的氢传感器可以提供足够的氢检测精度；同Nafion膜电极相比，该传感器的响应信号稳定性好，更适宜在复杂的温湿度环境条件下服役。