Dans une cellule électrolytique, l’énergie électrique est appliquée pour provoquer une réaction chimique. Deux composants métalliques appelés électrodes sont généralement immergés dans un fluide, tel que l’eau. Chaque cellule a généralement une électrode appelée cathode, qui a une charge électrique négative, et une anode, qui a une charge positive. La réaction chimique qui a lieu dans une cellule électrolytique est appelée électrolyse, ce qui signifie qu’une substance est en train d’être brisée. Si l’eau est la solution, elle se divisera en hydrogène et en oxygène gazeux lorsque les particules s’écouleront de l’anode positive vers la cathode négative.
Les installations industrielles et commerciales utilisent parfois une cellule électrolytique pour extraire l’oxygène et l’hydrogène gazeux de l’eau. La cellule peut également être utilisée pour déposer un métal sur un autre lors de la galvanoplastie. Les batteries rechargeables, telles que les batteries nickel-hydrure métallique ou les batteries plomb-acide, se comportent souvent comme des cellules électrolytiques. Les réserves d’énergie peuvent être constituées dans ces types de batteries par le processus de conversion de l’énergie électrique en énergie chimique.
Les batteries sont généralement des cellules voltaïques qui utilisent de l’énergie chimique et la convertissent en électricité. Une cellule voltaïque est également appelée cellule galvanique et utilise généralement le même métal pour chaque électrode. Les cellules électrolytiques, en revanche, utilisent généralement un métal pour l’électrode positive et un métal différent pour l’autre. Ceux-ci doivent également être dans la même solution pour que la réaction ait lieu. Les cellules galvaniques peuvent être constituées de deux cellules distinctes avec un lien appelé pont salin, qui déplace les particules chargées appelées ions d’un côté à l’autre.
Une cellule électrolytique peut être alimentée par une batterie, avec des fils connectés à chaque électrode pour former un circuit électrique. Une cellule peut également être connectée à une autre, mais chacune a généralement besoin d’une tension différente pour que quelque chose de substantiel se produise. La cellule d’électrolyse qui a une tension plus élevée se décharge généralement dans ce circuit. Une cellule voltaïque est créée, tandis que la cellule avec la tension la plus basse peut gagner une charge. Ceci est typique d’une cellule électrolytique.
L’eau est souvent décomposée en gaz composés de ses composants moléculaires avec une cellule électrolytique. Un autre composé utilisé est le chlorure de sodium, qui peut être décomposé en chlore gazeux ainsi qu’en ions sodium ; ceux-ci se combinent généralement avec les électrons libérés par la cathode. Le sodium métallique se dépose sur la cathode lorsque les ions et les électrodes s’unissent. Les cellules électrolytiques sont souvent utilisées pour affiner les métaux et font généralement partie de la purification de l’aluminium, du plomb, du zinc et du cuivre.