Membraani elektrolüüsielemendi elektrolüütilise reaktsiooni põhiprintsiip on elektrienergia muundamine keemiliseks energiaks ja soolvee elektrolüüsimine NaOH, Cl2 ja H2 tootmiseks, nagu on näidatud ülaltoodud pildil. Lahtri anoodikambris (pildil paremal pool) ioniseeritakse soolvesi Na+-ks ja Cl-ks^-rakus, kus Na+ migreerub laengu toimel läbi selektiivse ioonmembraani katoodkambrisse (pildil vasakul pool). Alumine Cl^-tekitab anoodilise elektrolüüsi käigus gaasilise 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.