Una celda eléctrica es un dispositivo simple capaz de entregar una corriente eléctrica. Una o más celdas eléctricas que trabajan juntas para suministrar una corriente constituyen una batería. La reacción química de una celda eléctrica se clasifica como «oxidación-reducción». Los electrones se transfieren, oxidando una especie química mediante la eliminación de electrones, mientras que reducen otra al agregar electrones. La reacción en una celda eléctrica a veces puede ser obviamente química, como en el caso de la batería de cobre-zinc; en otros casos, como la celda solar, puede ser menos obvio.
Las células eléctricas pueden encontrar una aplicación inversa, como en el proceso de galvanoplastia, mediante el cual se aplica un voltaje externo que transfiere electrones en la dirección inversa, lo que resulta en la deposición de metal sobre los sustratos. Entre los depósitos más comunes se encuentran el níquel, las soldaduras, el cromo, el cobre, la plata y el oro. Curiosamente, las células solares pueden tener su acción revertida. En lugar de que la luz incida en sus superficies para producir electricidad, se puede introducir una corriente que produzca una emisión de luz, aunque a una frecuencia diferente, a saber, la infrarroja. Este es el principio del diodo emisor de luz o LED.
Una forma de celda que está sometida a una intensa investigación es la de la celda de combustible. Esto se debe especialmente a la necesidad de un combustible alternativo para reemplazar el carbón y el petróleo. La pila de combustible de mayor interés utiliza hidrógeno como combustible. La quema de hidrógeno en oxígeno produce agua pura, en lugar de gases de efecto invernadero y otros contaminantes. Una dificultad restante es encontrar el medio de electrolitos correcto para permitir que el proceso tenga éxito.
Hay otros tipos más complejos de pilas de combustible. Entre estos se encuentran la celda de combustible de carbonato fundido (MCFC), la celda de combustible de ácido fosfórico (PAFC), la celda de combustible con memoria de intercambio de protones (PEM) y la celda de combustible de óxido sólido (SOFC). En la etapa actual de desarrollo, todos tienen graves deficiencias. Algunos requieren un grado muy alto de pureza del combustible, otros requieren una costosa catálisis de platino y uno requiere temperaturas muy altas para funcionar. Todos utilizan gas hidrógeno como combustible básico.
En 1971, se otorgó la patente estadounidense número 3,591,860 para un dispositivo industrial nuclear llamado celda eléctrica gamma. Esta invención fue diseñada para producir un voltaje de alta salida directamente de la radiación nuclear. Es capaz de hacerlo sin pasar primero por un ciclo de calor. Dado que incluso puede producir electricidad directamente a partir de isótopos radiactivos, se considera una fuente de energía alternativa segura. Desafortunadamente, algunos han atribuido erróneamente la invención del teléfono celular al titular de la patente de la celda eléctrica gamma.