Le Nafion^® conduit les protons uniquement s’il est gonflé d’eau. C’est un polymère constitué de chaînes principales de téflon, avec des chaînes pendantes perfluorées très hydrophobes portant des fonctions acides sulfoniques hydrophiles SO₃H. La conduction des protons H⁺ se fait dans la phase ionique contenant l’eau d’hydratation et les groupes ioniques SO₃^-. Or, à la température de fonctionnement d’une pile (80°C), le polymère subit un phénomène très défavorable à la conduction : l’eau favorise la condensation des SO₃H, c’est-à-dire un « pontage » entre deux fonctions acides voisines. C’est ce qu’on appelle le vieillissement hygrothermique, qu’on observe dans une membrane stockée des centaines de jours à 80°C en présence d’humidité.

Mais dans une pile en fonctionnement, la situation est très différente : aucun vieillissement hygrothermique n’est observé. Pourquoi ? Parce que la pile produit de l’eau en excès. Dans ce cas la condensation des SO₃H est équilibrée par la réaction inverse d’hydrolyse. Et en milieu acide ou basique, le pontage est quasiment inexistant. Le fonctionnement en pile n’engendre donc pas de condensation. Nous avons même démontré qu’on peut rajeunir une « vieille » membrane en la faisant travailler en pile ! La réaction de condensation étant réversible, on peut en effet régénérer une membrane ayant subi un vieillissement hygrothermique ex situ.