Ab-initio and electrochemical modelling of oxygen electrode for solid oxide cell applications

Les performances et la durabilité des électrolyseurs et piles à combustibles hautes températures doivent être encore améliorées pour accompagner l’industrialisation en cours de cette technologie. Les phénomènes de fonctionnement et de dégradation impliquent des mécanismes complexes se déroulant aux échelles atomiques. Dans ce contexte, la stabilité du matériau standard pour l’électrode à oxygène La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 connu pour se décomposer en fonctionnement a été étudiée par une approche de modélisation. Pour ce faire, l’énergie de formation et la migration des défauts dans le matériau ont été calculés par DFT (en utilisant ABINIT). Les résultats ont été ensuite couplés à des modèles thermodynamiques et de cinétiques électrochimiques. Ce travail a permis la mise en place d’une méthodologie pour étudier l'impact de la décomposition sur les performances de l'électrode, en couplant des simulations ab-initio et des modélisations macroscopiques de milieux continus. La microstructure d’un matériau alternatif a également été optimisée à l’aide des modèles de cinétiques électrochimiques.