Membran elektroliz hücresinin elektrolitik reaksiyonunun temel prensibi, elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürmek ve tuzlu suyu elektrolize ederek yukarıdaki resimde gösterildiği gibi NaOH, Cl2 ve H2 üretmektir. Hücrenin anot bölmesinde (resmin sağ tarafında), tuzlu su Na+ ve Cl'ye iyonize edilir^-hücrede, Na+'nın yükün etkisi altında seçici bir iyonik zardan katot odasına (resmin sol tarafı) göç ettiği yer. Alt Cl^-anodik elektroliz altında klor gazı üretir. Katot odasındaki H2O iyonizasyonu H+ ve OH- olur, burada OH- katot odasındaki seçici bir katyon membranı tarafından bloke edilir ve anot odasından gelen Na+ birleşerek ürün NaOH oluşturur ve H+ katodik elektroliz altında hidrojen üretir.