在19世紀80年代，美國俄亥俄州奧柏林學院的弗蘭克·朱厄特（1844—1926）教授為了激勵學生的探索精神引發他們的科研興趣，有意介紹了鋁元素的特性，並強調說能夠發明規模化精煉鋁技術的人必然會成為富可敵國的富翁。其中有位學生受到激勵，立誌開發規模化鋁精煉技術，他就是查爾斯·馬丁·霍爾（1863—1914）。
當時生產精煉鋁的方法是用金屬鈉還原氯化鋁，原理是用金屬鈉直接與氯元素結合而析出金屬鋁。但是，由於這種方法使用了危險性很高的金屬鈉，因此風險大、成本高，不能實現規模化生產。
查爾斯·馬丁·霍爾
另外一種生產精煉鋁的方法是利用電解技術將鋁原子與氧原子分離。這種方法可以參考氯化銅電解法。在氯化銅的水溶液中插入兩個電極並接上電流，在陽極上產生氯氣，在陰極上產生銅，這就是利用電解法分離銅原子與氯原子的原理。
電解法用於生產銅沒有問題，可是用於生產鋁就不太合適了。直接電解氯化鋁溶液時，陰極上不會產生鋁，隻會產生氫氣。這是因為氫原子爭奪電子的能力遠遠強於鋁原子，這是無法克服的現實問題，而且電解法離不開導電性**。
在那個時代，從鋁土礦中提取高純度氧化鋁的工藝已經成熟。為了規避氫原子的幹擾，曾經有人考慮過用高溫熔解氧化鋁，在熔融液中加入電極進行電解的做法。
這種做法在理論上沒有問題，可是在實際操作中難度很大。因為氧化鋁的熔點超過2 000℃，耐受這個溫度的材料本身就極為稀有，而且消耗能量巨大，生產成本非常高。
為了突破這個悖論，霍爾屢敗屢戰、百般嚐試，最終找到解決問題的關鍵，即一種熔點隻有1 000℃的鋁化合物礦——冰晶石（Na3AlF6）。用熔融的冰晶石代替電解液，添加氧化鋁之後再用碳電極電解，便可以獲得金屬鋁。當年，年僅23歲的霍爾解決了困擾曆代化學家的難題，成功實現了金屬鋁的量產。