קרום דיפוזיה נקרא גם"ממברנת הפרדה". קרום מתכת בעל מבנה נקבובי עדין. המיקרו-נקבים יכולים להגביל את זרימת האוויר הרגילה ולאפשר לזרימת הדיפוזיה לעבור, כך שניתן להשתמש בהפרש המסה להפרדה איזוטופית. לדוגמה, כאשר שיטת דיפוזיית הגז מפרידה איזוטופים של אורניום, קרום הדיפוזיה עשוי ברובו מניקל מסונט (משתמשים גם בקרמיקה או בפוליטטראפלואורואתילן).
יש מאות מיליוני מיקרו-נקבים לכל סנטימטר רבוע של הממברנה, בקוטר של כ-0.01-0.03 מיקרון. הם חייבים לעמוד בדרישות תהליך ההפרדה, ועדיין לשמור על יציבות, אמינות וחוזק מכני מסוים בגז תהליך האורניום הקספלואוריד החם והקורוזיבי. פיתוחו הוא המפתח הטכני העיקרי של מפעל דיפוזיית הגז.