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 pärit Na+ kombineeritakse, moodustades produkti NaOH ja H+ tekitab katoodelektrolüüsi käigus vesinikku.