In einer Elektrolysezelle wird elektrische Energie zugeführt, um eine chemische Reaktion auszulösen. Zwei metallische Komponenten, die Elektroden genannt werden, werden normalerweise in eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, eingetaucht. Jede Zelle hat typischerweise eine Elektrode, die als Kathode bezeichnet wird und eine negative elektrische Ladung hat, und eine Anode, die eine positive Ladung hat. Die chemische Reaktion, die in einer Elektrolysezelle stattfindet, wird Elektrolyse genannt, was bedeutet, dass ein Stoff aufgebrochen wird. Wenn Wasser die Lösung ist, wird es in Wasserstoff- und Sauerstoffgas aufgespalten, wenn Partikel von der positiven Anode zur negativen Kathode fließen.
Sowohl industrielle als auch gewerbliche Einrichtungen verwenden manchmal eine Elektrolysezelle, um Sauerstoff und Wasserstoffgas aus Wasser zu gewinnen. Die Zelle kann auch verwendet werden, um beim Galvanisieren ein Metall auf ein anderes abzuscheiden. Wiederaufladbare Batterien wie Nickel-Metallhydrid- oder Blei-Säure-Batterien verhalten sich oft wie Elektrolysezellen. Durch die Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie können in solchen Batterien Energiereserven aufgebaut werden.
Batterien sind typischerweise Voltaic-Zellen, die chemische Energie verwenden und in Elektrizität umwandeln. Eine voltaische Zelle wird auch als galvanische Zelle bezeichnet und verwendet im Allgemeinen für jede Elektrode das gleiche Metall. Elektrolytische Zellen hingegen verwenden typischerweise ein Metall für die positive Elektrode und ein anderes Metall für das andere. Diese müssen auch in der gleichen Lösung vorliegen, damit die Reaktion stattfindet. Galvanische Zellen können aus zwei separaten Zellen mit einer sogenannten Salzbrücke bestehen, die geladene Teilchen, die Ionen genannt werden, von einer Seite zur anderen bewegt.
Eine Elektrolysezelle kann von einer Batterie mit Strom versorgt werden, wobei Drähte mit jeder Elektrode verbunden sind, um einen elektrischen Stromkreis zu bilden. Eine Zelle kann auch mit einer anderen verbunden werden, aber in der Regel benötigt jede eine andere Spannung, damit etwas Wesentliches passiert. In diesem Stromkreis entlädt sich typischerweise die Elektrolysezelle, die eine höhere Spannung hat. Es entsteht eine voltaische Zelle, während die Zelle mit der niedrigeren Spannung aufgeladen werden kann. Dies ist typisch für eine Elektrolysezelle.
Wasser wird oft mit einer Elektrolysezelle in Gase zerlegt, die aus seinen molekularen Bestandteilen bestehen. Eine weitere verwendete Verbindung ist Natriumchlorid, das sowohl in Chlorgas als auch in Natriumionen gespalten werden kann; diese verbinden sich normalerweise mit Elektronen, die von der Kathode freigesetzt werden. Auf der Kathode wird Natriummetall abgeschieden, wenn sich Ionen und Elektroden vereinigen. Elektrolysezellen werden häufig zur Raffination von Metallen verwendet und sind im Allgemeinen ein Teil der Reinigung von Aluminium, Blei, Zink sowie Kupfer.