Membran elektroliz hücresinin elektrolitik reaksiyonunun temel prensibi, yukarıdaki resimde gösterildiği gibi elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürmek ve tuzlu suyu elektrolize ederek NaOH, Cl2 ve H2 üretmektir. Hücrenin anot odasında (resmin sağ tarafında), tuzlu su Na+ ve Cl'ye iyonize edilir.^-burada Na+, yükün etkisi altında seçici bir iyonik membran yoluyla katot odasına (resmin sol tarafı) göç eder. Daha düşük Cl^-anodik elektroliz altında klor gazı üretir. Katot odasındaki H2O iyonizasyonu H+ ve OH-'ye dönüşür; burada OH-, katot odasındaki seçici bir katyon membranı tarafından bloke edilir ve anot odasından gelen Na+, NaOH ürününü oluşturmak üzere birleştirilir ve H+, katodik elektroliz altında hidrojen üretir.