En una celda electrolítica, se aplica energía eléctrica para provocar una reacción química. Dos componentes metálicos llamados electrodos generalmente se sumergen en un fluido, como el agua. Cada celda tiene típicamente un electrodo llamado cátodo, que tiene una carga eléctrica negativa, y un ánodo, que tiene una carga positiva. La reacción química que tiene lugar en una celda electrolítica se llama electrólisis, lo que significa que se está rompiendo una sustancia. Si el agua es la solución, entonces se dividirá en gas hidrógeno y oxígeno a medida que las partículas fluyan desde el ánodo positivo al cátodo negativo.
Las instalaciones industriales y comerciales a veces usan una celda electrolítica para obtener oxígeno e hidrógeno gaseoso del agua. La celda también se puede utilizar para depositar un metal sobre otro durante la galvanoplastia. Las baterías recargables, como las de hidruro metálico de níquel o las baterías de plomo ácido, a menudo se comportan como celdas electrolíticas. Las reservas de energía se pueden acumular en este tipo de baterías mediante el proceso de conversión de energía eléctrica en energía química.
Las baterías son típicamente células voltaicas que utilizan energía química y la convierten en electricidad. Una celda voltaica también se llama celda galvánica y generalmente usa el mismo metal para cada electrodo. Las celdas electrolíticas, por otro lado, generalmente usan un metal para el electrodo positivo y un metal diferente para el otro. Estos también deben estar en la misma solución para que tenga lugar la reacción. Las celdas galvánicas pueden constar de dos celdas separadas con un enlace llamado puente de sal, que mueve partículas cargadas llamadas iones de un lado a otro.
Una celda electrolítica puede ser alimentada por una batería, con cables conectados a cada electrodo para formar un circuito eléctrico. Una celda también se puede conectar a otra, pero cada una generalmente necesita un voltaje diferente para que suceda algo sustancial. La celda de electrólisis que tiene un voltaje más alto generalmente se descarga en este circuito. Se crea una celda voltaica, mientras que la celda con el voltaje más bajo puede ganar una carga. Esto es típico de una celda electrolítica.
El agua a menudo se descompone en gases compuestos por sus componentes moleculares con una celda electrolítica. Otro compuesto utilizado es el cloruro de sodio, que puede descomponerse en cloro gaseoso así como en iones de sodio; estos generalmente se combinan con los electrones liberados del cátodo. El metal de sodio se deposita en el cátodo cuando los iones y los electrodos se unen. Las celdas electrolíticas se utilizan a menudo para refinar metales y generalmente forman parte de la purificación de aluminio, plomo, zinc y cobre.