Par Chris Deziel | Mis à jour le 24 mars 2022
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Lorsqu'une panne de courant vous laisse dans le noir et que votre lampe de poche est à court de piles, vous pourriez être surpris de découvrir qu'une orange, un citron ou un citron vert peut fournir l'énergie nécessaire pour allumer une petite LED. Un seul fruit ne produit que quelques millivolts, mais lorsque plusieurs sont câblés en série, la tension combinée est suffisante pour alimenter une ampoule. Le secret réside dans l'acide citrique contenu dans le fruit, qui agit comme un électrolyte, permettant aux électrons de circuler entre deux électrodes métalliques différentes.
L'acide citrique présent dans les agrumes sert d'électrolyte qui permet à l'électricité de circuler entre les électrodes de cuivre et de zinc.
Les électrolytes sont des fluides qui contiennent des ions libres, des particules chargées qui peuvent se déplacer dans une solution. Dans les systèmes biologiques, les électrolytes tels que les ions sodium, potassium et calcium transmettent des signaux électriques qui contrôlent tout, des battements cardiaques à l'influx nerveux. Dans un fruit, l'acide citrique se dissocie en ions hydrogène (protons) et en ions citrate, créant ainsi un milieu qui conduit facilement le courant électrique.
Pour construire une batterie de fruits, vous n’avez besoin que de l’électrolyte naturel du fruit et d’une paire d’électrodes fabriquées à partir de métaux différents. Une combinaison courante et efficace est un clou galvanisé (revêtu de zinc) comme électrode négative et une pièce de cuivre ou un court morceau de fil de calibre 12 comme électrode positive. La surface du zinc libère des électrons dans la solution d'acide citrique, tandis que la surface du cuivre accepte les électrons. Lorsque vous connectez les deux électrodes avec un fil, les électrons voyagent du zinc au cuivre, générant une tension faible mais mesurable qui peut allumer une LED.
Pour une batterie fiable, utilisez des fruits frais à forte teneur en acide :les citrons et les citrons verts sont idéaux car leur acidité plus forte offre une meilleure conductivité ionique. Évitez d'utiliser des pièces de monnaie frappées après 1982, car elles sont principalement du zinc et ne fourniront pas l'électrode de cuivre nécessaire. Si vous avez besoin d'une tension plus élevée, câblez simplement plusieurs cellules de fruits en série.
L'acidité d'un fruit influence directement ses performances électriques. Les fruits plus acides, comme les citrons et les limes, contiennent des concentrations plus élevées d’acide citrique, ce qui augmente la force ionique et, par conséquent, le flux de courant. Les oranges sont moins acides, ce qui entraîne un électrolyte plus faible et une tension de sortie plus faible. Les fruits plus jeunes et fraîchement récoltés fonctionnent également mieux car la concentration en acide citrique diminue avec le temps à mesure qu'ils se décomposent en sucres.
En plus des agrumes, vous pouvez expérimenter avec d'autres aliments acides (jeunes pommes, pommes de terre ou même tomates) pour observer comment la force de l'électrolyte affecte le rendement de la batterie.
En exploitant la chimie naturelle des fruits, vous pouvez créer une démonstration simple et pratique des principes électrochimiques de base tout en alimentant un petit appareil, le tout avec des matériaux que vous pouvez trouver dans n'importe quelle cuisine.