Membraani elektrolüüsielemendi elektrolüütilise reaktsiooni põhiprintsiip on elektrienergia muundamine keemiliseks energiaks ja soolvee elektrolüüsimine NaOH, Cl2 ja H2 tootmiseks, nagu on näidatud ülaltoodud pildil. Raku anoodikambris (pildil paremal pool) ioniseeritakse soolvesi rakus Na+-ks ja Cl--ks, kusjuures Na+ migreerub katoodikambrisse (pildil vasakul pool) läbi selektiivse ioonmembraani. laengu tegevus. Madalam Cl- tekitab anoodilise elektrolüüsi käigus gaasilist kloori. H2O ionisatsioon katoodikambris muutub H+ ja OH-, kusjuures OH- blokeeritakse katoodikambris oleva selektiivse katioonmembraaniga ja anoodikambrist Na+ kombineeritakse, moodustades produkti NaOH ja H+ tekitab katoodelektrolüüsi käigus vesinikku.