Una cella elettrica è un semplice dispositivo in grado di erogare una corrente elettrica. Una o più celle elettriche che lavorano insieme per fornire una corrente costituiscono una batteria. La reazione chimica di una cella elettrica è classificata come “riduzione dell’ossidazione”. Gli elettroni vengono trasferiti, ossidando una specie chimica attraverso la rimozione di elettroni, riducendone un’altra aggiungendo elettroni. La reazione in una cella elettrica può talvolta essere ovviamente chimica, come per la batteria rame-zinco; in altri casi, come la cella solare, potrebbe essere meno evidente.
Le celle elettriche possono trovare un’applicazione inversa, come nel processo di galvanica, per cui viene applicata una tensione esterna che trasferisce gli elettroni nella direzione inversa, con conseguente deposizione di metallo sui substrati. Tra i depositi più comuni ci sono nichel, saldature, cromo, rame, argento e oro. È interessante notare che le celle solari possono avere la loro azione invertita. Invece della luce che colpisce le loro superfici per produrre elettricità, può essere introdotta una corrente che provoca l’emissione di luce, anche se a una frequenza diversa, vale a dire l’infrarosso. Questo è il principio del diodo emettitore di luce o LED.
Una forma di cella oggetto di intense indagini è quella della cella a combustibile. Ciò è dovuto soprattutto alla necessità di un combustibile alternativo per sostituire carbone e petrolio. La cella a combustibile di maggior interesse utilizza l’idrogeno come combustibile. La combustione dell’idrogeno nell’ossigeno produce acqua pura, anziché gas serra e altri inquinanti. Un’altra difficoltà è trovare il mezzo elettrolitico corretto per consentire il successo del processo.
Esistono altri tipi più complessi di celle a combustibile. Tra questi ci sono la cella a combustibile a carbonato fuso (MCFC), la cella a combustibile ad acido fosforico (PAFC), la cella a combustibile con memoria a scambio protonico (PEM) e la cella a combustibile ad ossido solido (SOFC). Allo stato attuale dello sviluppo, tutti hanno gravi carenze. Alcuni richiedono un grado molto elevato di purezza del carburante, alcuni richiedono una costosa catalisi del platino e uno richiede temperature molto elevate per funzionare. Tutti usano l’idrogeno come combustibile di base.
Nel 1971, il brevetto statunitense numero 3,591,860 è stato concesso per un dispositivo industriale nucleare chiamato cella elettrica gamma. Questa invenzione è stata progettata per produrre una tensione ad alta uscita direttamente dalla radiazione nucleare. È in grado di farlo senza prima passare attraverso un ciclo di calore. Dal momento che può persino produrre elettricità direttamente dagli isotopi radioattivi, è considerata una fonte di energia alternativa sicura. Purtroppo l’invenzione del telefono cellulare è stata erroneamente attribuita da alcuni al titolare del brevetto della cellula elettrica gamma.