การนำเซลล์กัลวานิกมาใช้ประโยชน์และประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน จะแจ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ เซลล์ปฐมภูมิ (primary cell) และเซลล์ทุติยภูมิ (secondary cell) ซึ่งจะมีความหมายแตกต่างกัน ดังนี้

1. เซลล์ปฐมภูมิ คือเซลล์ที่เมื่อสร้างขึ้นมาแล้วสามารถจ่ายไฟได้เลย ไม่ต้องทำการประจุไฟแต่เมื่อใช้หมดแล้วไม่สามารถประจุไฟใหม่ได้ เช่น เซลล์ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์ปรอท เซลล์เงิน เซลล์เชื้อเพลิง เป็นต้น

2. เซลล์ทุติยภูมิ คือเซลล์ที่เมื่อสร้างขึ้นมาแล้ว ยังไม่สามารถจ่ายไฟได้ ต้องทำการประจุไฟเสียก่อน แต่เมื่อใช้หมดแล้วสามารถนำมาประจุไฟใหม่ได้ เช่น เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เซลล์นิเกิล-แคดเมียม เซลล์โซเดียม-ซัลเฟอร์ เซลล์แบตเตอรีอิเล็กโทรไลต์แข็ง เซลล์แบตเตอรี่อากาศ เป็นต้น

เซลล์ปฐมภูมิ

เซลล์ถ่านไฟฉาย (Dry cell)

เซลล์ถ่านไฟฉายเป็นเซลล์ปฐมภูมิชนิดหนึ่ง บางทีเรียกว่า เซลล์แห้ง หรือเซลล์เลอคลังเช ซึ่งเป็นเซลล์ที่ดัดแปลงให้มีขนาดเล็ก สะดวกในการนำไปใช้เพราะไม่ใช้ของเหลวเป็นอิเล็กโทรไลต์

องค์ประกอบภายในของถ่านไฟฉายจะมีแท่งคาร์บอนหรือแกรไฟต์เป็นขั้วไฟฟ้าขั้วหนึ่ง และมีแผ่นสังกะสีเป็นขั้วไฟฟ้าอีกขั้วหนึ่ง รอบ ๆ แท่งคาร์บอน จะมีสารละลายซึ่งประกอบด้วยผงคาร์บอน กาวซิงค์คลอไดร์ แมงกานีส (IV) ออกไซด์ แอมโมเนียมคลอไรด์ รวมกันทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์

เมื่อต่อถ่านไฟฉายกับวงจรให้ครบจะมีปฏิกิริยาเกิดขึ้น ดังสมการ

ขั้วแอโนด (สังกะสี) โลหะสังกะสีจะให้อิเล็กตรอน

    Zn (s)  -------->  Zn2+ (aq)  +  2e-            E0    =    +0.76 V

ขั้วแคโทด (คาร์บอน) NH4+ และ MnO2 จะทำหน้าที่รับอิเล็กตรอน

2NH4+ (aq)  +  MnO2 (s)  +  2e- --------> Mn2O3 (s)  +  2NH3 (aq)  +  H2O (l)

                                E0    =    +0.75 V

โดยมีขั้นตอนดังนี้    

    2NH4+  +  2e-  --------> 2NH3  +  H2

    H2  +  2MnO2 ---------> Mn2O3  +  H2O

เมื่อรวมปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้วทั้งสองจะได้สมการดังนี้

Zn(s) + 2NH4+(aq) + 2MnO2(s) ---------->  Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O (l)

 △E0    =    +0.75 + 0.76 = 1.51 V

จากปฏิกิริยาจะเห็นว่า มีแก๊ส NH3 เกิดขึ้น ซึ่งถ้าใช้ไฟไปนาน ๆ ความดันภายในเซลล์เพิ่มขึ้นจะทำให้เซลล์เสียหายได้ ดังนั้นจึงมีการปรับตัวเพื่อให้ความดันลดลง โดยการทำปฏิกิริยากับ Zn2+ ที่เกิดขึ้น เกิดเป็นสารเชิงซ้อนของ Zn(NH3)42+ ดังสมการ

    Zn2+ (aq)  +  4NH3 (g) ------> Zn(NH3)42+ (aq)  Tetrammine Zinc ion

เซลล์ประเภทนี้จะให้ความต่างศักย์ประมาณ 1.5 โวลต์ ซึ่งเมื่อใช้เซลล์ไปนาน ๆ ความต่างศักย์จะลดลงไปเรื่อย ๆ จนในที่สุดเรียกว่า ถ่านหมด กล่าวคือ ที่ขั้วทั้งสองมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน    

เซลล์แอลคาไลน์ (Alkaline Cell)

เซลล์แอลคาไลน์จัดเป็นเซลล์ปฐมภูมิเช่นเดียวกันกับเซลล์ถ่านไฟฉาย แต่ต่างจากถ่านไฟฉายตรงที่ใช้สารละลายเบส คือ KOH แทน NH4Cl เป็นอิเล็กโทรไลต์จึงใช้ชื่อว่าเซลล์แอลคาไลน์ นอกนั้นองค์ประกอบอื่น ๆ ยังคงเหมือนเดิม

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์เป็นดังนี้

ขั้วสังกะสี (แอโนด) โลหะสังกะสีทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออนจะให้อิเล็กตรอน ดังสมการ

    Zn (s)  +  2OH- (aq) -------> ZnO (s)  +  H2O (l)  +  2e-

ขั้วคาร์บอน (แคโทด) น้ำและแมงกานีส (IV) ออกไซด์จะรับอิเล็กตรอน ดังสมการ

    2MnO2 (s)  +  H2O (l)  +  2e- -------> Mn2O3 (s)  +  2OH- (aq)

เขียนปฏิกิริยารวมที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ได้ดังนี้

    Zn (s)  +  2MnO2 (s) -------->  ZnO (s)  +  Mn2O3 (s)

เซลล์แอลคาไลน์จะให้ความต่างศักย์ประมาณ 1.5 โวลต์ แต่มีข้อดีกว่าเซลล์ถ่านไฟฉายคือ จะให้กระแสไฟฟ้าได้มากกว่าและนานกว่า เนื่องจาก OH- ที่เกิดขึ้นเข้าทำปฏิกิริยาได้อีก

เซลล์ปรอท (Mercury Cell)

เซลล์ปรอทจัดเป็นเซลล์ปฐมภูมิแบบหนึ่งที่มีหลักการเช่นเดียวกับเซลล์แอลคาไลน์ แต่ใช้เมอคิวรี (II) ออกไซด์ (HgO) แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO2)

เซลล์พวกนี้จะให้ความต่างศักย์ประมาณ 1.3 โวลต์ ซึ่งจะให้กระแสไฟฟ้าต่ำ แต่มีข้อดีคือเป็นเซลล์ที่สามารถให้ค่าศักย์ไฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดการใช้งาน

เซลล์ปรอทจะเป็นเซลล์ทีร่มีขนาดเล็ก มักใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงคนพิการทางหูหรืออาจใช้ในอุปกรณ์อื่น ๆ เช่น กล้องถ่ายรูป เกมสำหรับเด็ก เครื่องคิดเลข นาฬิกาข้อมือ

เซลล์เงิน

เซลล์เงินจัดเป็นเซลล์ปฐมภูมิแบบหนึ่ง มีส่วนประกอบเช่นเดียวกับเซลล์ปรอท แต่ใช้สารซิลเวอร์ออกไซด์ (Ag2O) แทนสารเมอคิวรี (II) ออกไซด์ (HgO) เซลล์พวกนี้ให้ความต่างศักย์ประมาณ 1.5 โวลต์ มีขนาดเล็ก ราคาแพง มีอายุการใช้งานนานมาก

เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell)

เซลล์เชื้อเพลิงจัดเป็นเซลล์ปฐมภูมิแบบหนึ่งที่ใช้หลักการของเซลล์ไฟฟ้าเคมีมาใช้ประโยชน์ซึ่งมีหลายแบบขึ้นอยู่กับสารที่เป็นเชื้อเพลิง เซลล์ประเภทนี้จะใช้เชื้อเพลิงบรรจุเข้าไปตลอดเวลา ทำให้สามารถทำงานให้กระแสไฟฟ้าต่อเนื่องตลอดเวลาที่ใส่เชื้อเพลิงเข้าไป

เซลล์เชื้อเพลิงมีหลายประเภท เช่น เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน - ออกซิเจน เซลล์เชื้อเพลิงโพรเพน - ออกซิเจน เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน - ไฮดราซีน เซลล์เชื้อเพลิงมีแทน- ออกซิเจน เป็นต้น ซึ่งเซลล์ที่นิยมใช้กันมาก คือ เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน – ออกซิเจน

เซลล์ทุติยภูมิ

เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Cell)

เซลล์ตะกั่วหรือเซลล์แบตเตอรีจัดเป็นเซลล์ทุติยภูมิแบบหนึ่ง ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว ซึ่งทำด้วยแผ่นตะกั่วจุ่มอยู่ในสารละลายกรดซัลฟิวริก

การทำงานของเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว จะมีการเปลี่ยนแปลง 4 ขั้นตอน คือ

1. ขณะที่สร้างเซลล์เริ่มแรก : ในขั้นตอนนี้ยังไม่เกิดความต่างศักย์ของเซลล์ เนื่องจากขั้วทั้งสองเป็นโลหะชนิดเดียวกัน (Pb)

2. การประจุไฟครั้งแรก (Charge) : นำขั้วทั้งสองมาต่อกับแบตเตอรี่เพื่อทำการประจุไฟฟ้า  ที่ขั้วหนึ่งจะกลายเป็น PbO2 ส่วนอีกขั้วหนึ่งยังคงเป็น Pb ตามเดิม ซึ่งจะเกิดความต่างศักย์ขึ้น สามารถนำไปใช้จ่ายไฟได้

3. การจ่ายไฟ (Discharge) : นำเซลล์ที่ประจุไฟแล้ว โดยที่เป็นขั้ว Pb และ PbO2 มาต่อกับหลอดไฟหรือโวลต์มิเตอร์ ซึ่งเป็นเซลล์กัลวานิก จะพบว่าหลอดไฟสว่างหรือเข็มของโวลต์มิเตอร์ เบนเข้าหาขั้ว PbO2 แสดงว่าที่ขั้วทั้งสองมีค่าศักย์ไฟฟ้าไม่เท่ากัน จึงเกิดความต่างศักย์ ซึ่งหลังจากเกิดปฏิกิริยาจะเกิดสารสีขาวของ PbSO4 เกาะที่ขั้วทั้งสองจนกระทั่งค่าศักย์ไฟฟ้าเท่ากันอีกครั้งหนึ่งทำให้ไม่มีกระแสไหลในวงจร จะเห็นได้จากเข็มของโวลต์มิเตอร์จะชี้ไปที่เลขศูนย์หรือไฟฟ้าดับจึงต้องนำเซลล์ไปทำการประจุไฟใหม่อีกครั้งหนึ่ง

4. การประจุไฟครั้งที่สอง : ขั้วทั้งสองมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากันจึงต้องมีการประจุไฟอีกครั้งหนึ่ง จะพบว่าที่ขั้วทั้งสอง สารสีขาว (PbSO4) จะหลุดออกตกตะกอนอยู่ด้านล่างภาชนะ จากนั้นจะเกิดแก๊ส O2 และ H2 จนขั้วหนึ่งจะกลายเป็น PbO2 ส่วนอีกขั้วจะกลายเป็น Pb อีกครั้งหนึ่ง ซึ่งสามารถนำไปใช้จ่ายไฟได้อีกครั้งหนึ่ง 

เซลล์ประเภทนี้จะให้ความต่างศักย์ประมาณ 2 โวลต์ ซึ่งถ้านำมาต่อแบบอนุกรม 6 เซลล์ จะได้แบตเตอรี่ที่ให้ความต่างศักย์ 12 โวลต์ เช่น แบตเตอรี่รถยนต์

เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าหมดแล้วสามารถนำไปอัดไฟใหม่ได้ แต่อายุการใช้งานจะมีระยะหนึ่งเท่านั้น เนื่องจาก PbSO4 ที่เกิดขึ้นขณะจ่ายไฟอาจหลุดไป ทำให้แผ่นตะกั่วสีกกร่อนไปเรื่อย ๆ และจะเสื่อมสภาพไปในที่สุด

เซลล์นิเกิล – แคดเมียม หรือ นิแคต (Nickel – Cadmium Cell)

เซลล์นิเกิล - แคดเมียม จัดเป็นเซลล์ทุติยภูมิอีกแบบหนึ่ง เซลล์พวกนี้จะให้ความต่างศักย์ประมาณ 1.4 โวลต์ มีขนาดเล็กและใช้ได้ทนทานกว่าเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว จึงนิยมใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น กล้องถ่ายรูป เครื่องคิดเลข เครื่องโกนหนวด เกมกดของเด็ก

เซลล์ประเภทนี้จะมีโลหะแคดเมียม (Cd) เป็นแอโนด นิเกิล (IV) ออกไซด์ (NiO2) เป็นแคโทด และมีสารละลายเบสเป็นอิเล็กโทรไลต์

เซลล์โซเดียม – ซัลเฟอร์

เซลล์โซเดียม - ซัลเฟอร์ จัดเป็นเซลล์กัลวานิกประเภททุติยภูมิ ซึ่งใช้โซเดียมเป็นแอโนด และใช้กำมะถันเหลว (ผสมกับผงแกรไฟต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการนำไฟฟ้า) เป็นแคโทด โดยมีบีตาอะลูมินาที่ยอมให้ Na+ เคลื่อนที่ผ่านได้เป็นอิเล็กโทรไลต์

เซลล์ประเภทนี้ให้ความต่างศักย์ประมาณ 2.1 โวลต์ มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว แต่ต้องควบคุมอุณหภูมิของเซลล์ให้ได้ประมาณ 350 °C เพื่อให้สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์อยู่ในสภาพหลอมเหลว

เซลล์แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์แข็ง

เซลล์แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์แข็ง จัดเป็นเซลล์กัลป์วานิกชนิดหนึ่งประเภทเซลล์ทุติยภูมิ โดยใช้โลหะลิเทียม (Li) เป็นขั้วแอโนด และไทเทเนียมไดซัลไฟด์ (TiS2) เป็นขั้วแคโทด โดยมีสารพวกพอลิเมอร์ที่เป็นอิเล็กโทรไลต์แข็ง เมื่ออิเล็กโทรไลต์ที่มีสมบัติยอมให้ไอออนผ่านได้ดีแต่ไม่ยอมให้อิเล็กตรอนผ่านได้

เซลล์อิเล็กโทรไลต์แข็งนี้จะให้ความต่างศักย์ประมาณ 3 โวลต์ ซึ่งสามารถประจุไฟใหม่ได้เช่นเดียวกับเซลล์ตะกั่ว ซึ่งปัจจุบันมีการนำไปใช้กับรถยนต์ซึ่งมีข้อดี คือ ไม่ต้องมีการเติมน้ำกลั่น แต่ราคาจะแพงกว่าเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว

นอกจากนี้ยังมีเซลล์อิเล็กโทรไลต์แข็งอีกชนิดหนึ่ง แต่ใช้แมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO2) เป็นขั้วแคโทด และใช้โลหะลิเทียมเป็นขั้วแอโนดเหมือนเดิม

เซลล์ชนิดนี้มีความต่างศักย์ประมาณ 3 โวลต์ มีทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ อาจใช้กับนาฬิกา เครื่องคิดเลข กล้องถ่ายรูป เครื่องคอมพิวเตอร์ เซลล์พวกนี้สามารถประจุไฟใหม่ได้ เช่นเดียวกับเซลล์แบตเตอรี่ตะกั่ว