1801年初，经多人推荐，戴维被皇家科普协会聘请。在那里他结识了研究热力学而出名的物理学家汤普逊。因其才华出众，所以第二年便被升为第二任化学教授。此后，他从英国的化学家尼科尔逊和卡里斯尔采用伏打电池电解水的实验中受到启发，开始对盐溶液进行电解实验。1807年，戴维在皇家学会的学术报告会上，宣布了电解离析出金属钾的实验。这一实验的成功，使戴维对电解这种方法更有信心，6个星期后，他采用同样方法电解了苏打，获得了一种新的金属元素钠。
长期的实验使得戴维形容枯槁，脸色苍白。但疾病丝毫没有挫减他的锐气和热情，当身体刚好一点，他又来到了实验室，进行新的攻关。次年3月，他根据瑞典化学家贝采里乌斯所提出的意见，对石灰和水银混和物进行电解，成功地制取了金属钙，紧接着又制取了金属镁、锶和钡。
随着其科研成果的问世，各种名誉也纷至沓来，戴维在1803年他被选为英国皇家学会会员，1807年出任皇家学会秘书， 1820年被选为皇家学会会长。
在几十年的研究生涯中，戴维分别在电化学、建立酸的氢学说、发现碘元素、发明矿用安全灯、创制电弧灯等方面作出了突出的贡献。当然，他的最重要的一项成就是发现了伟大的科学家法拉第。1826年，戴维积劳成疾病倒，1829年死于日内瓦，终年51岁。
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