Электролитическая ячейка, любое устройство, в котором электрическая энергия преобразуется в химическую, или наоборот. Такая ячейка обычно состоит из двух металлических или электронных проводников (электродов), расположенных на расстоянии друг от друга и находящихся в контакте с электролитом (q.v.), обычно растворенным или сплавленным ионным соединением. Подключение электродов к источнику постоянного электрического тока делает один из них отрицательно заряженным, а другой — положительно заряженным. Положительные ионы в электролите мигрируют к отрицательному электроду (катоду) и там соединяются с одним или несколькими электронами, теряя часть или весь свой заряд и превращаясь в новые ионы с меньшим зарядом или нейтральные атомы или молекулы; в то же время отрицательные ионы мигрируют к положительному электроду (аноду) и передают ему один или несколько электронов, также превращаясь в новые ионы или нейтральные частицы. Общим результатом этих двух процессов является перенос электронов от отрицательных ионов к положительным — химическая реакция (см. окислительно-восстановительная реакция). Примером может служить электролиз хлорида натрия (поваренной соли) с образованием металлического натрия и газообразного хлора; энергия, необходимая для протекания реакции, обеспечивается электрическим током. Среди других распространенных применений электролиза — электроосаждение для рафинирования или покрытия металлов и производство каустической соды.
В случае с веществами, которые при реакции друг с другом не потребляют, а генерируют энергию, часть или вся эта энергия может быть преобразована в электричество, если реакцию можно разделить на окисление и восстановление, которые происходят на разных электродах. Например, в свинцово-кислотном аккумуляторе диоксид свинца, металлический свинец и серная кислота реагируют с образованием сульфата свинца и воды; отдельные процессы — окисление свинца до сульфата свинца на одном электроде и восстановление диоксида свинца до сульфата свинца на другом, а электрический заряд переносится через электролит за счет миграции ионов водорода. Эти процессы создают движущую силу (напряжение или электрический потенциал), которая заставляет электричество течь по внешней цепи, соединяющей два электрода. В элементах и батареях используются многие другие химические комбинации.
Другие элементы для выработки электричества не путем движения проводника в магнитном поле включают солнечные элементы, в которых поток электронов между полупроводниками возникает в результате поглощения света, и топливные элементы, в которых непрерывная подача жидкого или газообразного окислителя, например кислорода, удаляет электроны с катода, а восстановитель, например водород, подает электроны на анод.
