La cellule à oxyde solide (SOC), siège des réactions électrochimiques permettant la conversion de la vapeur d’eau en hydrogène, est constituée d’un électrolyte pris en sandwich entre deux électrodes. Des tests expérimentaux menés au laboratoire ont montré que la dégradation du matériau d’électrode à oxygène le plus utilisé, le LSCF (La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-), contribue majoritairement à la perte de rendement. Les phénomènes de dégradation, qui résultent d’interactions à l’échelle atomique, sont difficilement observables à cette échelle.​ ​Pour mieux appréhender la stabilité du LSCF, une approche de modélisation multi-échelle enrichie de calculs ab-initio basés sur la méthode DFT (théorie de la fonctionnelle de la densité) a été mise en œuvre. Les premiers modèles, construits en considérant une atmosphère contrôlée sans polluants ni humidité, aboutissent à une stabilité de l’électrode qui n’est pas représentative des dégradations sévères observée expérimentalement. Ce résultat incrimine donc les impuretés présentes dans l’environnement.​ ​Une seconde étude a été menée sur la réaction de réduction de la molécule O2. La décomposition de la réaction glo​bale en une succession de réactions intermédiaires nous a ainsi permis d’identifier l’étape responsable du ralentissement de la réaction globale, à l’origine de la baisse de performance de l’électrode.

D’une manière générale, les calculs DFT nous permettent de mieux comprendre les mécanismes en jeu dans les matériaux de cellule, qui sont difficiles à déterminer expérimentalement. Au laboratoire, cette méthode sera donc utilisée pour optimiser les matériaux existants afin d’augmenter leur durabilité et leurs performances. Par ailleurs cet outil permettra de qualifier, voire proposer, des nouveaux matériaux d’électrodes plus performants et durables.​

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