Les membranes ionomères (par exemple le Nafion®) sont utilisées en tant qu'électrolyte dans les piles à combustible à membrane échangeuse d'ions (PEMFC) dont les performances dépendent fortement de l'état d'hydratation de cette membrane. Il est donc fondamental de connaître la distribution en eau dans la membrane ainsi que dans la pile à combustible. Les coefficients d'autodiffusion ont été mesurés par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) employant des gradients de champ magnétique statique B0 ou des gradients de champ magnétique radiofréquence B1. Cette seconde méthode permettant de s'affranchir de l'effet des gradients internes, nous avons pu mesurer une diminution du coefficient de diffusion apparent en fonction de l'intervalle de diffusion ce que ne permet pas l'utilisation des gradients B0. L'effet du flux électro-osmotique a pu être mis en évidence dans une membrane soumise à un champ électrique. Après avoir appliqué une tension constante aux bornes de deux électrodes en platine, placées à chaque extrémité de la membrane, la migration de l'eau de l'anode vers la cathode a pu être visualisée par des techniques d'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). L'IRM a finalement été employée pour étudier les phénomènes de transport directement dans une PEMFC en fonctionnement. Ces expériences sont plus délicates à mettre en oeuvre, et nécessitent la conception d'une PEMFC optimisée pour l'observation par IRM. Cette cellule élémentaire s'est avérée avoir des propriétés comparables à celles disponibles dans le commerce. Les résultats préliminaires montrent une accumulation progressive de l'eau près de la sortie des gaz tandis que l'admission reste sèche.