In una cella elettrolitica, l’energia elettrica viene applicata per provocare una reazione chimica. Due componenti metallici chiamati elettrodi sono solitamente immersi in un fluido, come l’acqua. Ogni cella ha tipicamente un elettrodo chiamato catodo, che ha una carica elettrica negativa, e un anodo, che ha una carica positiva. La reazione chimica che avviene in una cella elettrolitica è chiamata elettrolisi, il che significa che una sostanza viene scomposta. Se l’acqua è la soluzione, allora si dividerà in idrogeno e ossigeno mentre le particelle fluiscono dall’anodo positivo al catodo negativo.
Le strutture industriali e commerciali a volte utilizzano una cella elettrolitica per l’ossigeno e il gas idrogeno dall’acqua. La cella può essere utilizzata anche per depositare un metallo su un altro durante la galvanica. Le batterie ricaricabili, come le batterie al nichel metallo idruro o al piombo acido, si comportano spesso come celle elettrolitiche. Le riserve di energia possono essere accumulate in questi tipi di batterie mediante il processo di conversione dell’energia elettrica in energia chimica.
Le batterie sono tipicamente celle voltaiche che utilizzano energia chimica e la convertono in elettricità. Una cella voltaica è anche chiamata cella galvanica e generalmente utilizza lo stesso metallo per ogni elettrodo. Le celle elettrolitiche, d’altra parte, utilizzano tipicamente un metallo per l’elettrodo positivo e un metallo diverso per l’altro. Anche questi devono essere nella stessa soluzione affinché la reazione abbia luogo. Le celle galvaniche possono essere costituite da due celle separate con un collegamento chiamato ponte salino, che sposta le particelle cariche chiamate ioni da un lato all’altro.
Una cella elettrolitica può essere alimentata da una batteria, con fili collegati a ciascun elettrodo per formare un circuito elettrico. Una cella può anche essere collegata a un’altra, ma generalmente ognuna ha bisogno di una tensione diversa perché accada qualcosa di sostanziale. La cella di elettrolisi che ha una tensione più alta tipicamente si scarica in questo circuito. Viene creata una cella voltaica, mentre la cella con la tensione più bassa può guadagnare una carica. Questo è tipico di una cella elettrolitica.
L’acqua viene spesso scomposta in gas costituiti dai suoi componenti molecolari con una cella elettrolitica. Un altro composto utilizzato è il cloruro di sodio, che può essere scomposto in gas di cloro e ioni sodio; questi di solito si combinano con gli elettroni rilasciati dal catodo. Il sodio metallico si deposita sul catodo quando gli ioni e gli elettrodi si uniscono. Le celle elettrolitiche sono spesso utilizzate per raffinare i metalli e generalmente fanno parte della purificazione di alluminio, piombo, zinco e rame.