Eines der Hauptforschungsgebiete des Lehrstuhls Mikrosystemtechnik am Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb sind mikrofluidische Applikationen. Hierzu zählen beispielsweise „Lab-on-a-chip“-Anwendungen, die zur Bestimmung des Blutzuckerspiegels, der Blutgruppe, o.ä. dienen. Um die elektronische Auswertung derartiger Anwendungen zu gewährleisten, werden elektrische Energiequellen benötigt, die beispielsweise die Auswerteelektronik mit Strom versorgen. Dabei bieten sich vor allem elektrochemische Energiequellen an, da diese durch direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie im Vergleich zu mechanischen oder thermischen Energiequellen einen besseren Wirkungsgrad aufweisen und sich mikrosystemtechnisch leichter realisieren lassen.
Im Vergleich elektrochemischer Energiequellen bieten Enzymatische Brennstoffzellen gegenüber Primär- und Sekundärzellen und herkömlichen Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen den Vorteil, dass ihr Elektrolyt biokompatibel ist und sie ermöglichen das Extrahieren von Energie aus biologischen Medien (z.B. Glucose). Demzufolge kann in „Lab-on-a-chip“-Applikationen wie der Blutgruppenbestimmung das zu untersuchende Medium gleichzeitig als Energiequelle dienen.
Aus den hier genannten Gründen liegt der derzeitige Forschungsschwerpunkt des Lehrstuhls bezüglich Energiegewinnung auf Enzymatischen Mikrobrennstoffzellen.
Der Elektronentransfer vom Brennstoff an die Elektrode kann auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen, nämlich direkt oder über einen Mediator. Beim Direkt-Elektronentransfer (DET) werden die Elektronen durch den Tunnelmechanismus direkt übertragen.
Der Vermittelte Elektronentransfer (MET) bedient sich für den Elektronentransfer vom aktiven Zentrum des Enzyms zur Elektrode eines Mediators (eine redoxaktive Spezies mit geringem Molekulargewicht). Die enzymatische und die Elektrodenreaktion können hierbei als voneinander entkoppelt betrachtet werden, wobei die Elektrodenreaktion das elektrochemische Potenzial der Elektrode bestimmt.