Das Grundprinzip der elektrolytischen Reaktion einer Membranelektrolysezelle besteht darin, elektrische Energie in chemische Energie umzuwandeln und Salzlake zu elektrolysieren, um NaOH, Cl2 und H2 zu erzeugen, wie in der obigen Abbildung gezeigt. In der Anodenkammer der Zelle (auf der rechten Seite des Bildes) wird die Salzlake in der Zelle zu Na+ und Cl- ionisiert, wobei Na+ unter Einwirkung von Ladung durch eine selektive Ionenmembran in die Kathodenkammer (linke Seite des Bildes) wandert. Das niedrigere Cl- erzeugt bei anodischer Elektrolyse Chlorgas. Die H2O-Ionisierung in der Kathodenkammer wird zu H+ und OH-, wobei OH- durch eine selektive Kationenmembran in der Kathodenkammer blockiert wird und Na+ aus der Anodenkammer zum Produkt NaOH kombiniert wird und H+ bei kathodischer Elektrolyse Wasserstoff erzeugt.