La membrane pour l'électrolyse de l'eau ressemble à une éponge imbibée d'eau. À l'intérieur, les ions hydroxyde — des particules qui transportent la charge électrique — doivent pouvoir se déplacer librement. Mais comment exactement ils se déplacent est resté longtemps un mystère : il est trop difficile de suivre chaque ion dans une expérience.
Les scientifiques ont construit un modèle informatique qui suit des milliers d'atomes pendant des dizaines de nanosecondes. Il s'est avéré que si l'eau est rare, elle se rassemble en petites flaques, et les ions restent piégés près des groupes chargés positivement de la membrane — comme des piétons qui ne peuvent pas traverser des îlots de terre dispersés. Mais dès qu'on ajoute de l'eau, les flaques se connectent en un réseau continu, et les ions obtiennent de longs itinéraires. Ils transportent alors la charge presque aussi vite que dans un verre d'eau.
Désormais, les ingénieurs peuvent choisir à l'avance la composition de la membrane pour qu'elle retienne mieux l'eau et donne plus de liberté aux ions. Cela accélérera la transition vers un carburant à hydrogène propre.
La vitesse des ions dans une membrane bien hydratée se rapproche de celle dans l'eau ordinaire — même si la membrane semble solide.