O celulă electrică este un dispozitiv simplu capabil să furnizeze un curent electric. Una sau mai multe celule electrice care lucrează împreună pentru a furniza un curent constituie o baterie. Reacția chimică a unei celule electrice este clasificată ca „oxidare-reducere”. Electronii sunt transferați, oxidând o specie chimică prin îndepărtarea electronilor, în timp ce reducând alta prin adăugarea de electroni. Reacția într-o celulă electrică poate fi uneori în mod evident chimică, ca în cazul bateriei cupru-zinc; în alte cazuri, cum ar fi celula solară, poate fi mai puțin evident.
Celulele electrice pot găsi aplicație inversă, ca în procesul de galvanizare, prin care se aplică o tensiune externă care transferă electroni în sens invers, rezultând depunerea metalului pe substraturi. Printre cele mai comune zăcăminte se numără nichelul, lipirea, cromul, cuprul, argintul și aurul. Interesant este că celulele solare își pot inversa acțiunea. În loc ca lumina să lovească suprafețele lor pentru a produce energie electrică, se poate introduce curent care are ca rezultat o emisie de lumină, deși la o frecvență diferită, și anume infraroșu. Acesta este principiul diodei sau LED-ului emițător de lumină.
O formă de celulă supusă unei investigații intense este cea a celulei de combustie. Acest lucru se datorează mai ales necesității unui combustibil alternativ care să înlocuiască cărbunele și petrolul. Pila de combustie de cel mai mare interes utilizează hidrogenul drept combustibil. Arderea hidrogenului în oxigen produce apă pură, mai degrabă decât gaze cu efect de seră și alți poluanți. O dificultate rămasă este găsirea mediului electrolit corect pentru a permite procesului să reușească.
Există și alte tipuri mai complexe de pile de combustie. Printre acestea se numără celula de combustibil cu carbonat topit (MCFC), celula de combustibil cu acid fosforic (PAFC), celula de combustibil cu memorie cu schimb de protoni (PEM) și celula de combustibil cu oxid solid (SOFC). În stadiul actual de dezvoltare, toate au deficiențe serioase. Unele necesită un grad foarte ridicat de puritate a combustibilului, altele necesită cataliză scumpă cu platină și una necesită temperaturi foarte ridicate pentru a funcționa. Toate folosesc hidrogenul gazos ca combustibil de bază.
În 1971, brevetul american numărul 3,591,860 a fost acordat pentru un dispozitiv industrial nuclear numit celulă electrică gamma. Această invenție a fost concepută pentru a produce o tensiune mare de ieșire direct din radiația nucleară. Este capabil să facă acest lucru fără a trece mai întâi printr-un ciclu de căldură. Deoarece poate chiar produce electricitate direct din izotopi radioactivi, este privit ca o sursă alternativă de energie sigură. Din păcate, invenția telefonului mobil a fost atribuită greșit de către unii deținătorului brevetului de celule electrice gamma.