Pagrindinis membranos elektrolizės elemento elektrolitinės reakcijos principas yra paversti elektros energiją į cheminę energiją ir elektrolizuoti sūrymą, kad susidarytų NaOH, Cl2 ir H2, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Ląstelės anodo kameroje (dešinėje paveikslėlio pusėje) sūrymas jonizuojamas į Na+ ir Cl.^-ląstelėje, kur Na+ migruoja į katodo kamerą (paveikslo kairėje pusėje) per selektyvią joninę membraną, veikiant krūviui. Apatinis Cl^-anodinės elektrolizės metu sukuria chloro dujas. H2O jonizacija katodo kameroje tampa H+ ir OH-, kur OH- yra blokuojamas selektyvios katijoninės membranos katodo kameroje, o Na+ iš anodo kameros sujungiamas, kad susidarytų produktas NaOH, o H+ generuoja vandenilį katodinės elektrolizės metu.