Voltaična ćelija je uređaj napravljen od spajanja dva različita metala zajedno i uranjanja kombiniranog komada u neku vrstu tekućine koja stvara vodljivu atmosferu. Opća svrha naponske ćelije je pretvoriti kemijsku reakciju između metala i tekućine u električni naboj. Jedan od najčešćih primjera je jednostavno baterija, koja se koristi za opskrbu električnom energijom uređaja koji nisu spojeni na centralni izvor napajanja.
Osnovni način rada naponske ćelije je korištenje galvanske tehnike. Galvanska voltaična ćelija sastoji se od dva metala, poput bakra i cinka, smještena vrlo blizu jedan drugom. Ovaj ujedinjeni komad je tada prekriven slanom vodom, što uzrokuje elektrokemijske reakcije. Ključ iza reakcije dolazi iz činjenice da metal sadrži katione, ione s više protona nego elektrona. Kationi reagiraju s vodom koja sadrži anione, ione s više elektrona nego protona.
Potrebno je držati oba metala odvojena malom barijerom. To je zato što će jedan metal uzrokovati smanjenje oksidacije unutar drugog, dok drugi metal povećava oksidaciju. Reakcija između kationa i aniona stvara razmjenu elektrona i time stvaranje električne energije.
Kada se određeni broj ovih galvanskih naponskih ćelija postavi u seriju, to se naziva naponska hrpa. Izmjenjivanje dvaju metala s nekom vrstom elektrolitne barijere može stvoriti elektrokemijsku reakciju. Ako se spoje dva kraja naponske hrpe, stvorit će se električna struja koja se zatim može koristiti za napajanje drugih uređaja u obliku baterije.
Jedna od nuspojava voltaične reakcije je korozija. Zbog kontinuirane kemijske reakcije, izmjena elektrona u konačnici uzrokuje razgradnju metala. To je razlog zašto baterija na kraju nestane, a ne traje zauvijek.
Čini se da upotreba naponske ćelije datira još iz antičkih vremena otkrićem Bagdadske baterije 1936. godine, serije galvanskih ćelija smještenih u velikim staklenkama iz negdje u prvih nekoliko stoljeća naše ere. Međutim, tek u radu Luigija Galvanija u kasnim 1700-ima tehnologija baterija je modernizirana. Galvani je otkrio da je povezivanjem bakra i cinka zajedno uspio izazvati grčenje mišića u žabljim nogama. Alessandro Volta uzeo je ovu informaciju i prilagodio je voltaičnoj gomili 1800. godine.