Η βασική αρχή της ηλεκτρολυτικής αντίδρασης του στοιχείου ηλεκτρόλυσης μεμβράνης είναι η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε χημική ενέργεια και η ηλεκτρολύση της άλμης για την παραγωγή NaOH, Cl2 και H2 όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.Στον θάλαμο ανόδου του κυττάρου (στη δεξιά πλευρά της εικόνας), η άλμη ιονίζεται σε Na+ και Cl^-στο κύτταρο, όπου το Na+ μεταναστεύει στον θάλαμο της καθόδου (αριστερή πλευρά της εικόνας) μέσω μιας επιλεκτικής ιοντικής μεμβράνης υπό τη δράση φορτίου.Το κατώτερο Cl^-παράγει αέριο χλώριο υπό ανοδική ηλεκτρόλυση.Ο ιονισμός του H2O στον θάλαμο καθόδου γίνεται H+ και OH-, όπου το OH- μπλοκάρεται από μια επιλεκτική μεμβράνη κατιόντων στον θάλαμο καθόδου και το Na+ από τον θάλαμο ανόδου συνδυάζεται για να σχηματίσει το προϊόν NaOH και το H+ παράγει υδρογόνο υπό καθοδική ηλεκτρόλυση.