Una cella voltaica è un dispositivo realizzato collegando insieme due metalli diversi e immergendo il pezzo combinato in una sorta di fluido che crea un’atmosfera conduttiva. Lo scopo generale di una cella voltaica è convertire la reazione chimica tra i metalli e il fluido in una carica elettrica. Uno degli esempi più comuni è semplicemente una batteria, utilizzata per fornire energia elettrica a dispositivi non collegati a una fonte di alimentazione della rete centrale.
Il modo fondamentale in cui funziona una cella voltaica è l’utilizzo della tecnica galvanica. Una cella galvanica voltaica è costituita da due metalli, come rame e zinco, posti molto vicini tra loro. Questo pezzo unificato viene quindi ricoperto di acqua salata, che provoca la reazione elettrochimica. La chiave della reazione deriva dal fatto che il metallo contiene cationi, ioni con più protoni che elettroni. I cationi reagiscono con l’acqua, che contiene anioni, ioni con più elettroni che protoni.
È necessario mantenere entrambi i metalli separati da una piccola barriera. Questo perché un metallo causerà la riduzione dell’ossidazione all’interno dell’altro, mentre l’altro metallo aumenta l’ossidazione. La reazione tra i cationi e gli anioni crea uno scambio di elettroni e quindi la creazione di elettricità.
Quando un certo numero di queste celle galvaniche voltaiche sono poste in serie, si parla di pila voltaica. Alternare i due metalli con una sorta di barriera elettrolitica può creare la reazione elettrochimica. Se le due estremità della pila voltaica sono collegate, si creerà una corrente elettrica, che potrà poi essere utilizzata per alimentare altri dispositivi sotto forma di batteria.
Uno degli effetti collaterali della reazione voltaica è la corrosione. A causa della continua reazione chimica, lo scambio di elettroni alla fine provoca la degradazione dei metalli. Questo è il motivo per cui una batteria alla fine si esaurisce anziché durare per sempre.
L’uso della cella voltaica sembra risalire all’antichità con la scoperta della Baghdad Battery nel 1936, una serie di celle galvaniche poste in grandi giare risalenti ai primi secoli d.C. Tuttavia, non è stato fino all’opera di Luigi Galvani alla fine del 1700 che la tecnologia delle batterie è stata modernizzata. Galvani scoprì che collegando rame e zinco, era in grado di provocare lo spasmo della gamba di una rana. Alessandro Volta ha preso questa informazione e l’ha adattata alla pila voltaica nel 1800.