En elektrokemisk process är en kemisk reaktion som antingen orsakar eller orsakas av rörelse av elektrisk ström. Dessa processer är en typ av oxidations-reduktionsreaktion där en atom eller molekyl förlorar en elektron till en annan atom eller molekyl. I elektrokemiska reaktioner är atomerna eller molekylerna i reaktionen relativt långt ifrån varandra jämfört med andra reaktioner, vilket tvingar elektronerna som överförs att resa ett längre avstånd och därigenom producera en elektrisk ström. Många naturfenomen är baserade på elektrokemiska processer, såsom korrosion av metaller, förmågan hos vissa havsdjur att generera elektriska fält och hur nervsystemet fungerar hos människor och andra djur. De spelar också en viktig roll i modern teknik, mest framträdande vid lagring av elektrisk kraft i batterier, och den elektrokemiska processen som kallas elektrolys är viktig i modern industri.
Nervsystemets aktiviteter, från de enkla reaktionerna och instinktiva beteenden som finns hos även primitiva djur till människors komplexa inlärnings- och resonemangsförmåga, beror på elektrokemiska processer. Neuroner använder elektrokemiska processer för att överföra information genom nervsystemet, vilket gör att nervsystemet kan kommunicera med sig själv och med resten av kroppen. För att skicka en signal genererar kemiska processer i neuronen en elektrisk impuls som skickas genom en långsträckt struktur som kallas ett axon tills den når synapsen, kontaktpunkten mellan neuronen och närliggande celler. Vid synapsen orsakar elektriciteten frisättningen av kemikalier som kallas neurotransmittorer, som passerar synapsen till cellen som signaleras. Neurotransmittorerna binder sedan kemiskt till strukturer som kallas receptorer på målcellen, vilket sätter igång ytterligare biokemiska processer inom den.
Förmågan hos fiskar som elektriska ålar, stjärnskådare och torpedstrålar att producera elektriska fält är resultatet av en elektrokemisk process. Elektriska fiskar har specialiserade celler som kallas elektrocyter. Transportproteiner binder med positiva kalium- och natriumjoner i cellen och för bort dem och bygger upp en elektrisk laddning i cellen. När denna elektricitet behövs skickar en del av nervsystemet som kallas märgkommandokärnan en elektrisk impuls till andra nervceller, vilket utlöser frisättningen av signalsubstansen acetylkolin. Signalsubstansen binder till elektrocyternas acetylkolinreceptorer, vilket utlöser frisättningen av elektrocyternas laddning.
Elektriska batterier använder elektrokemiska processer för att lagra och frigöra elektricitet. Kemiska reaktioner i de elektriska cellerna som utgör batteriet skapar en skillnad i laddning mellan de två halvorna av varje cell, vilket producerar elektrisk ström. Uppladdningsbara batterier producerar elektricitet med kemiska reaktioner som är reversibla, och kan därför återställas till sin ursprungliga kemiska konfiguration om elektricitet används från en extern källa. Reaktionerna i icke-uppladdningsbara batterier har inte denna kvalitet, även om de vanligtvis producerar mer elektrisk kraft än ett uppladdningsbart batteri kan ge på en enda laddning.
En mängd olika kemiska reaktioner används i batterier. Nickel-kadmium-batterier, som vanligtvis används i lampor och hushållsapparater, är baserade på separata reaktioner av kadmium och nickel med en alkalisk, vanligtvis en lösning av kaliumhydroxid (KOH), och vatten. Nickel-metallhydridbatterier är liknande, men ersätt kadmiumet med en intermetallisk förening gjord av mangan, aluminium eller kobolt blandat med sällsynta jordartsmetaller som praseodym, lantan och cerium. Litiumbatterier kan använda en mängd olika reaktioner som involverar litiumföreningar, där den vanligaste typen använder mangandioxid (MnO2) och en lösning av litiumperklorat (LiClO4), dimetoxietan (C4H10O2) och propylenkarbonat (C4H6O3).
Elektrolys är en elektrokemisk process där elektrisk ström används för att utlösa kemiska reaktioner i ett ämne som innehåller fria joner, en så kallad elektrolyt. Elektrolyten antingen smälts eller löses i ett lösningsmedel, och två elektroder, kallade anoden och katoden, är nedsänkta i den. När en elektrisk potential appliceras mellan elektroderna, börjar elektricitet flöda mellan dem, och varje elektrod börjar attrahera joner med motsatsen till sin egen laddning. Jonerna får eller förlorar elektroner till elektroderna, vilket orsakar oxidation av molekyler nära anoden och reduktion av de nära katoden. Elektrolys används inom många områden av industriella processer, inklusive metallurgi, framställning av kemikalier som kaliumklorat och (KClO3) trifluorättiksyra (C2HF3O2), och extraktion av mycket reaktiva grundämnen som inte finns i sin elementära form i naturen, t.ex. som natrium och magnesium.