Električna ćelija je jednostavan uređaj koji može isporučiti električnu struju. Jedna ili više električnih ćelija koje rade zajedno za isporuku struje čine bateriju. Kemijska reakcija električne ćelije kategorizirana je kao “oksidacija-redukcija”. Elektroni se prenose, oksidirajući jednu kemijsku vrstu uklanjanjem elektrona, dok drugu reduciraju dodavanjem elektrona. Reakcija u električnoj ćeliji ponekad može biti očito kemijska, kao kod bakreno-cink baterije; u drugim slučajevima, kao što je solarna ćelija, može biti manje očito.
Električne ćelije mogu naći i obrnutu primjenu, kao u procesu galvanizacije, pri čemu se primjenjuje vanjski napon koji prenosi elektrone u obrnutom smjeru, što rezultira taloženjem metala na podloge. Među najčešćim nalazištima su nikal, lem, krom, bakar, srebro i zlato. Zanimljivo je da solarne ćelije mogu imati obrnuto djelovanje. Umjesto da svjetlost udara na njihove površine kako bi se proizvela električna energija, može se uvesti struja koja rezultira emisijom svjetlosti, iako na drugoj frekvenciji, naime infracrvenoj. Ovo je princip diode koja emitira svjetlost ili LED-a.
Jedan oblik ćelije koji je podvrgnut intenzivnom istraživanju je onaj gorivne ćelije. To je posebno zbog potrebe za alternativnim gorivom za zamjenu ugljena i nafte. Gorivna ćelija od najvećeg interesa koristi vodik kao gorivo. Izgaranjem vodika u kisiku nastaje čista voda, a ne staklenički plinovi i drugi zagađivači. Preostala poteškoća je pronalaženje ispravnog elektrolitnog medija koji će omogućiti uspjeh procesa.
Postoje i druge, složenije vrste gorivnih ćelija. Među njima su gorivna ćelija s otopljenim karbonatom (MCFC), gorivna ćelija s fosfornom kiselinom (PAFC), gorivna ćelija s protonskom razmjenom (PEM) i gorivna ćelija s čvrstim oksidom (SOFC). U sadašnjoj fazi razvoja svi imaju ozbiljne nedostatke. Neki zahtijevaju vrlo visok stupanj čistoće goriva, neki zahtijevaju skupu platinsku katalizu, a neki zahtijevaju vrlo visoke temperature da bi funkcionirali. Svi koriste plin vodik kao osnovno gorivo.
Godine 1971. odobren je američki patent broj 3,591,860 za nuklearni industrijski uređaj nazvan gama električna ćelija. Ovaj izum je dizajniran za proizvodnju visokog izlaznog napona izravno iz nuklearnog zračenja. Može to učiniti bez prethodnog prolaska kroz toplinski ciklus. Budući da čak može proizvoditi električnu energiju izravno iz radioaktivnih izotopa, smatra se alternativnim sigurnim izvorom energije. Nažalost, izum mobilnog telefona neki su pogrešno pripisali nositelju patenta za gama električne ćelije.