Czujnik siarkowodoru (H2S) to czujnik gazu, który można zbudować zgodnie z kilkoma różnymi specyfikacjami konstrukcyjnymi do wykrywania poziomów siarkowodoru powstającego podczas procesów przemysłowych i biologicznych. Takie czujniki są bardzo ważne w różnych gałęziach przemysłu ze względu na fakt, że siarkowodór jest gazem niezwykle toksycznym. Wdychanie od 500 do 1000 części na milion (ppm) objętościowo prawie zawsze powoduje natychmiastową utratę przytomności i śmierć. Niektóre jednostki czujników siarkowodoru to jednorazowe elementy awaryjne, podczas gdy inne konstrukcje czujników H2S są przeznaczone do wielokrotnego wykrywania gazu i działają przez wiele lat.
Czujnik siarkowodoru jest potrzebny w wielu branżach, ale do najczęstszych należą przemysł petrochemiczny, w którym jest on naturalnym produktem ubocznym produkcji ropy naftowej i gazu ziemnego, oraz miejskie oczyszczalnie ścieków. Powiązane obszary, w których wytwarza się siarkowodór, obejmują hodowlę ryb lub akwakulturę, przechowywanie obornika na nawóz oraz regiony, w których występują gazy wulkaniczne lub gorące źródła. Rafinerie i koksownie, które przetwarzają węgiel na koks w procesie podgrzewania go w środowisku wolnym od tlenu, to również miejsca, w których krytyczny jest system wykrywania czujnika siarkowodoru. Gaz wytwarzają również papiernie, huty i garbarnie, a ponieważ jest to naturalny produkt uboczny rozkładu materii organicznej przez bakterie, stanowi również potencjalne zagrożenie w kilku typach zakładów przetwórstwa spożywczego.
Zdolność do naturalnego wykrywania niebezpiecznych, ale bardzo niskich poziomów siarkowodoru w powietrzu może być trudna z kilku powodów. Jednym z powodów jest to, że jest to bezbarwny i przezroczysty gaz, który jest cięższy od powietrza, przez co ma tendencję do osadzania się na niskich poziomach w budynkach, gdzie początkowo może pozostać niezauważony. Chociaż w niskich stężeniach ma zapach zgniłego jajka, przy wyższych poziomach zapach zmienia się w słodki, co może dezorientować zmysły. Istnieje zatem kilka różnych metod wykrywania gazu w próbkach biologicznych w zależności od stężeń w powietrzu lub wodzie.
Typowa konstrukcja przenośnego czujnika do pracy ciągłej opiera się na ogniwie paliwowym systemu mikroelektromechanicznego (MEM), które może działać w zakresie od -22° do 122° Fahrenheita (od -30° do 50° Celsjusza) i wykorzystuje zasadę opór. Czujnik MEM jest zbudowany na materiale półprzewodnikowym z tlenku metalu (MOS) z mikroskopijnych warstw tlenku cyny lub złota, które reagują na zmiany oporności elektrycznej w miarę przechodzenia przez nie gazowego siarkowodoru. Takie czujniki mają krótkie czasy odpowiedzi i mogą być dokładne do 25 części na miliard (ppb), ale najczęściej są zaprojektowane do wykrywania tylko wyższych poziomów gazu. Są one jednak niedrogie i powszechnie stosowane w trudnych warunkach klimatycznych, takich jak poszukiwanie i wiercenie ropy i gazu.
Czujnik siarkowodoru przeznaczony do wykrywania gazu w wodzie i szlamie również opiera się na zasadzie potencjometrii, czyli zmian siły elektromotorycznej w wodzie. Detektory wody mogą mierzyć poziom gazu na poziomie poniżej 0.3 ppb i często są wbudowane w standardowe mierniki pH stosowane w branży oczyszczania ścieków. Wymagają jednak częstej kalibracji, aby były dokładne, co zwykle jest planowane raz w miesiącu. Częsty problem z czujnikiem dryfu występuje w przypadku jednostek wymaganych do pomiaru tak dokładnych poziomów, co wskazuje, że wyświetlany odczyt wyjściowy jest przesunięty w stosunku do rzeczywistej wartości mierzonej. W czujniku siarkowodoru używanym w środowisku ciekłym, zakres dryftu ±0.5 miliwolta (mV) jest standardem, ale dryft często może osiągnąć nawet 2 mV w odczytach w ciągu miesiąca.
Inne rodzaje konstrukcji czujników siarkowodoru są wbudowane w przenośne jednostki przewożone przez personel służb ratowniczych, który jest w stanie wykryć inne niebezpieczne gazy, takie jak tlenek węgla. Podobne typy jednostek umieszczonych w obiektach są odporne na korozję i wybuchy, które są dwiema właściwościami gazowego siarkowodoru. Są w stanie działać przez dwa do pięciu lat przy bardzo niskim zużyciu energii i bez pogorszenia zdolności ciągłego wykrywania po ekspozycji na gaz.
Poziom czułości i czasy odpowiedzi poniżej minuty zostały w ostatnich latach zwiększone w przypadku czujnika siarkowodoru poprzez zastosowanie materiałów opracowanych w skali nanometrycznej. Potwierdza to nowe przepisy w USA od 2010 r. Amerykańska Konferencja Rządowych Higienistek Przemysłowych (ACGIH) obniżyła dopuszczalne poziomy narażenia na gaz dla ośmiogodzinnej średniej ważonej z 10 ppm do 1 ppm i krótkoterminowego poziomu narażenia 15 str./min do 5 str./min.