Механизм протонной проводимости в определённых материалах может работать по двум основным механизмам: 3

1. Экипажный механизм. 3 Движение протонов происходит на молекуле-«перевозчике» (например, H3O+ или NH4+) по сетке из нейтральных молекул перевозчика (например, H2O или NH3). 3 В кристалле наблюдается кооперативное движение двух встречных потоков — заряженных ионов и нейтральных молекул. 3 Этот механизм характерен для протонных проводников со слабыми водородными связями, таких как Nafion. 13
2. Механизм Гроттгуса. 13 Перенос протона осуществляется по различным цепочкам, например: H3O+ + H2O → H2O + H3O+. 1 При этом механизме перенос протона является двухстадийным процессом: 1

• Первая стадия — перенос протона от одной молекулы к другой вследствие туннелирования или термической активации. 1
• Вторая стадия — переориентация молекулы с разрывом водородных связей между этой молекулой и кристаллической решёткой. 1 Первая стадия протекает гораздо медленнее, чем вторая, и именно она является лимитирующей в процессе переноса протона. 1

Для реализации любого механизма протонного транспорта необходимо наличие подвижных протонов, а также хорошо развитой системы водородных связей. 5