Un proces electrochimic este o reacție chimică care fie provoacă, fie este cauzată de mișcarea curentului electric. Aceste procese sunt un tip de reacție de oxidare-reducere în care un atom sau o moleculă pierde un electron către un alt atom sau moleculă. În reacțiile electrochimice, atomii sau moleculele din reacție sunt relativ departe unul de celălalt în comparație cu alte reacții, forțând electronii transferați să parcurgă o distanță mai mare și, prin urmare, să producă un curent electric. Multe fenomene naturale se bazează pe procese electrochimice, cum ar fi coroziunea metalelor, capacitatea unor creaturi marine de a genera câmpuri electrice și funcționarea sistemelor nervoase ale oamenilor și ale altor animale. Ele joacă, de asemenea, un rol important în tehnologia modernă, cel mai proeminent în stocarea energiei electrice în baterii, iar procesul electrochimic numit electroliză este important în industria modernă.
Activitățile sistemelor nervoase, de la reacțiile simple și comportamentele instinctive întâlnite chiar și la animalele primitive până la abilitățile complexe de învățare și raționament ale ființelor umane, depind de procese electrochimice. Neuronii folosesc procese electrochimice pentru a transmite informații prin sistemul nervos, permițând sistemului nervos să comunice cu el însuși și cu restul corpului. Pentru a trimite un semnal, procesele chimice din neuron generează un impuls electric care este trimis printr-o structură alungită numită axon până când ajunge la sinapsă, punctul de contact dintre neuron și celulele învecinate. La sinapsă, electricitatea provoacă eliberarea de substanțe chimice numite neurotransmițători, care traversează sinapsa către celula care este semnalată. Neurotransmițătorii se leagă apoi chimic cu structurile numite receptori de pe celula țintă, declanșând alte procese biochimice în interiorul acesteia.
Capacitatea peștilor, cum ar fi anghilele electrice, observatorii stelelor și razele torpile, de a produce câmpuri electrice este rezultatul unui proces electrochimic. Peștii electrici posedă celule specializate numite electrocite. Proteinele de transport se leagă de ioni pozitivi de potasiu și sodiu în celulă și le transportă, construind o sarcină electrică în celulă. Când este nevoie de această electricitate, o parte a sistemului nervos numită nucleu de comandă medular trimite un impuls electric către alte celule nervoase, care declanșează eliberarea neurotransmițătorului acetilcolină. Neurotransmițătorul se leagă de receptorii de acetilcolină ai electrocitelor, ceea ce declanșează eliberarea sarcinii electrocitelor.
Bateriile electrice folosesc procese electrochimice pentru a stoca și elibera electricitatea. Reacțiile chimice din interiorul celulelor electrice care alcătuiesc bateria creează o diferență de încărcare între cele două jumătăți ale fiecărei celule, producând curent electric. Bateriile reîncărcabile produc energie electrică cu reacții chimice care sunt reversibile și astfel pot fi readuse la configurația lor chimică inițială dacă electricitatea este aplicată dintr-o sursă externă. Reacțiile bateriilor nereîncărcabile nu au această calitate, deși de obicei produc mai multă energie electrică decât o poate furniza o baterie reîncărcabilă într-o singură încărcare.
O varietate de reacții chimice diferite sunt utilizate în baterii. Bateriile cu nichel-cadmiu, care sunt utilizate în mod obișnuit în lumini și aparate de uz casnic, se bazează pe reacții separate de cadmiu și nichel cu un alcalin, de obicei o soluție de hidroxid de potasiu (KOH) și apă. Bateriile nichel-hidrură metalică sunt similare, dar înlocuiesc cadmiul cu un compus intermetalic format din mangan, aluminiu sau cobalt amestecat cu metale pământuri rare, cum ar fi praseodimiul, lantanul și ceriul. Bateriile cu litiu pot folosi o varietate de reacții care implică compuși de litiu, cel mai comun tip folosind dioxid de mangan (MnO2) și o soluție de perclorat de litiu (LiClO4), dimetoxietan (C4H10O2) și carbonat de propilen (C4H6O3).
Electroliza este un proces electrochimic în care curentul electric este utilizat pentru a declanșa reacții chimice într-o substanță care conține ioni liberi, numită electrolit. Electrolitul este fie topit, fie dizolvat într-un solvent și doi electrozi, numiți anod și catod, sunt scufundați în el. Când se aplică un potențial electric între electrozi, electricitatea începe să curgă între ei și fiecare electrod începe să atragă ioni cu opusul propriei sarcini. Ionii câștigă sau pierd electroni la electrozi, provocând oxidarea moleculelor din apropierea anodului și reducerea celor din apropierea catodului. Electroliza este utilizată în multe domenii ale proceselor industriale, inclusiv metalurgie, producția de substanțe chimice precum cloratul de potasiu și acidul trifluoracetic (KClO3) (C2HF3O2) și extracția elementelor foarte reactive care nu se găsesc în forma lor elementară în natură, cum ar fi ca sodiu și magneziu.