Eine voltaische Zelle ist ein Gerät, das aus der Verbindung zweier verschiedener Metalle und dem Eintauchen des kombinierten Teils in eine Art Flüssigkeit besteht, die eine leitende Atmosphäre erzeugt. Der allgemeine Zweck einer voltaischen Zelle besteht darin, die chemische Reaktion zwischen den Metallen und der Flüssigkeit in eine elektrische Ladung umzuwandeln. Eines der häufigsten Beispiele ist einfach eine Batterie, die verwendet wird, um Geräte mit Strom zu versorgen, die nicht an eine zentrale Stromquelle angeschlossen sind.
Die grundlegende Funktionsweise einer voltaischen Zelle ist die Verwendung der galvanischen Technik. Eine galvanisch-voltaische Zelle besteht aus zwei Metallen wie Kupfer und Zink, die sehr nahe beieinander angeordnet sind. Dieses vereinte Stück wird dann mit Salzwasser bedeckt, wodurch die elektrochemische Reaktion abläuft. Der Schlüssel zur Reaktion liegt darin, dass das Metall Kationen enthält, Ionen mit mehr Protonen als Elektronen. Kationen reagieren mit dem Wasser, das Anionen enthält, Ionen mit mehr Elektronen als Protonen.
Es ist notwendig, beide Metalle durch eine kleine Barriere getrennt zu halten. Dies liegt daran, dass ein Metall die Oxidation im anderen reduziert, während das andere Metall die Oxidation erhöht. Die Reaktion zwischen den Kationen und den Anionen führt zu einem Austausch von Elektronen und dadurch zur Erzeugung von Elektrizität.
Werden mehrere dieser galvanisch-voltaischen Zellen in Reihe geschaltet, spricht man von einer voltaischen Säule. Das Abwechseln der beiden Metalle mit einer Art Elektrolytbarriere kann die elektrochemische Reaktion auslösen. Werden die beiden Enden der Voltaic-Säule verbunden, entsteht ein elektrischer Strom, mit dem dann andere Geräte in Form einer Batterie mit Strom versorgt werden können.
Eine der Nebenwirkungen der voltaischen Reaktion ist Korrosion. Durch die fortgesetzte chemische Reaktion führt der Elektronenaustausch schließlich zum Abbau der Metalle. Aus diesem Grund ist eine Batterie irgendwann leer, anstatt ewig zu halten.
Die Verwendung der voltaischen Zelle scheint bis in die Antike mit der Entdeckung der Bagdad-Batterie im Jahr 1936 zurückzugehen, einer Reihe von galvanischen Zellen, die in den ersten Jahrhunderten n. Chr. In großen Gläsern platziert wurden. Doch erst mit der Arbeit von Luigi Galvani im späten 1700. Jahrhundert wurde die Batterietechnologie modernisiert. Galvani fand heraus, dass er durch die Verbindung von Kupfer und Zink in der Lage war, die Muskeln eines Froschschenkels zu verkrampfen. Alessandro Volta nahm diese Informationen und passte sie 1800 an die Voltaische Säule an.