Eine Zitronenbatterie verwendet den Saft in der Zitrone als Elektrolyt, um die Bewegung der Elektronen zwischen zwei Elektroden zu erleichtern, die in die Frucht eingeführt wurden. Dies müssen zwei unterschiedliche Metalle sein, z. B. ein Kupferpenny und verzinkter Nagel. Das Schließen des Stromkreises erzeugt einen schwachen elektrischen Strom.
In der Zitrone reagiert die Elektrolytlösung mit der Zinkelektrode und setzt Elektronen frei, die durch die Lösung zur Kupferelektrode gelangen. Dort verbinden sich die freien Elektronen mit Wasserstoffatomen und erzeugen Wasserstoffgasblasen. Dieser Vorgang kann eine schwache Spannung erzeugen, wenn die beiden Elektroden in einem Stromkreis verbunden sind. Im Laufe der Zeit zersetzt die chemische Reaktion die Zinkelektrode und verbraucht den Elektrolyten, wodurch die Batterie unbrauchbar wird.
Die von einer Zitronenbatterie erzeugte Strommenge kann je nach den individuellen Eigenschaften der Frucht variieren. Darüber hinaus kann die Zusammensetzung des Nagels und des Pfennigs die Eigenschaften der Batterie verändern, da viele dieser Gegenstände aus Legierungen anstelle von reinem Metall hergestellt werden. In den meisten Fällen liefert eine einzelne Zitronenzelle etwas weniger als ein Volt Strom. Zitronen können jedoch in Reihe geschaltet werden, um eine höhere Spannung bereitzustellen, die sich zum Beleuchten von LEDs oder zum Antreiben einfacher Demonstrationsgeräte mit geringer Leistung eignet.
