Auf Papier basierende Mikrofluidikplattformen ermöglichen die Miniaturisierung und Integration verschiedener Reaktionsprozesse und -technologien in On-Chip-Geräte, um eine breite Palette kostengünstiger kundenspezifischer Produkte unseres täglichen Lebens herzustellen. Diese Dissertation konzentriert sich auf die Anwendung des Mikrofluidikkonzepts auf Papierbasis, um tragbare und wegwerfbare elektrochemische Geräte mit einfacher Struktur und erschwinglichem Preis zu konstruieren. An drei Beispielen werden ihre strukturellen Merkmale, Arbeitsprinzipien und elektrochemischen Eigenschaften systematisch untersucht und diskutiert. Die Beispiele sind: 1) ein mikrofluidischer elektrochemischer Sensor auf Papierbasis zum Nachweis von Schwermetallionen, 2) eine mikrofluidische Formiat-Brennstoffzelle auf Papierbasis, 3) eine mikrofluidische Hochleistungs-Aluminium-Luft-Batterie auf Papierbasis. Der mikrofluidische elektrochemische Sensor basiert auf einem mikrofluidischen Papierkanal in Kombination mit einer dreidimensionalen (3D) Konfiguration. Alle drei Elektroden bestehen aus makelloser Graphitfolie ohne Modifikator oder Katalysator. Dieser kostengünstige, einfache und tragbare Sensor zeigt eine hohe Empfindlichkeit gegenüber dem Nachweis von Schwermetallionen in wässriger Lösung mit Nachweisgrenzen von bis zu 1,2 µg / L für Cd2+ und 1,8 µg / L für Pb2+. Der Nachweis von Cd2+ und Pb2+ in anspruchsvolleren Umgebungen (z. B. Mineralwasser oder Lösungen, die störende Ionen enthalten) ist ebenfalls möglich. Die 3D-Konfiguration ist der Schlüsselfaktor für eine hohe Sensitivität. Der Mikrofluidsensor auf Papierbasis ist äußerst robust und die Messungen an einem einzelnen Gerät sind sehr gut reproduzierbar. Die mikrofluidische Formiat-Brennstoffzelle auf Papierbasis wurde als umweltfreundliche Einweg-Stromquelle für tragbare und wegwerfbare Elektronikgeräte wie Sensorgeräte entwickelt. Die wichtigsten Strukturparameter, die sich auf die Gesamtleistung der Brennstoffzelle auswirken, wurden systematisch untersucht, einschließlich des Brennstoff-Crossovers, des Zellwiderstands, der Konzentration der Redox-Reaktanten, der Katalysatorbeladung und der Eigenschaften des mikrofluidischen Papierkanals. Nach der Optimierung kann auf einer einzelnen Zelle eine Leerlaufspannung von 0,86 V und eine maximale Leistungsdichte von 7,1 mW/cm2 erreicht werden. Durch die Korrelation der Zellleistung mit der Elektrolytflussrate in verschiedenen Papierkanälen wird erstmals deutlich, dass die textuellen Eigenschaften des Papiers die Zellleistung durch Stoffübergang und Verarmungseffekt stark beeinflussen. Um eine höhere Energie- und Leistungsdichte bei miniaturisierten Leistungsbauelementen zu erzielen, wird ein Mikrofluidikkonzept auf Papierbasis eingeführt, um leistungsstarke Aluminium-Luft-Batterien herzustellen. Die einzigartige mikrofluidische Konfiguration verringert oder beseitigt die Hauptnachteile herkömmlicher Aluminium-Luft-Batterien, einschließlich Batterie-Selbstentladung, produktinduzierter Elektrodenpassivierung, teurer Luftelektrode und Hilfsflüssigkeitskontrollsystem. Die mikrofluidische Al-Luft-Batterie auf Papierbasis weist eine beeindruckende elektrochemische Leistung bei einer spezifischen Kapazität (2750 Ah/kg) und einer Energiedichte (2900 Wh/kg) auf, die beide unter den angegebenen miniaturisierten Energiequellen überlegen sind. Die mikrofluidische Al-Luft-Batterie auf Papierbasis kann durch einen einfachen Laminierungsprozess zu einer benutzerfreundlichen Taschenzellenkonfiguration zusammengebaut werden, die ein großes Potenzial für die reale Anwendung aufweist. Diese Arbeit zeigt, dass Mikrofluidik auf Papierbasis ein attraktives Konzept für den Bau kostengünstiger, umweltfreundlicher, tragbarer und benutzerfreundlicher elektrochemischer Geräte mit verschiedenen Funktionen ist. Neben der Entwicklung und Herstellung leistungsfähiger mikrofluidischer elektrochemischer Systeme auf Papierbasis werden systematische Untersuchungen durchgeführt, um zu verstehen, wie die Systemkomponenten (z. B. Elektrodenmodifikation und -anordnung) und das mikrofluidische Strömungsverhalten (z. B. Strömungsrate und Diffusionsrate) die Anwendungseigenschaften beeinflussen. Die Erkenntnisse haben generelle Aussagekraft auch für das Design weiterer mikrofluidischer elektrochemischer Systeme auf Papierbasis.