მემბრანული ელექტროლიზის უჯრედის ელექტროლიტური რეაქციის ძირითადი პრინციპია ელექტრო ენერგიის ქიმიურ ენერგიად გადაქცევა და მარილწყალში ელექტროლიზება NaOH, Cl2 და H2 წარმოებისთვის, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ სურათზე. უჯრედის ანოდის კამერაში (სურათის მარჯვენა მხარეს) მარილწყალი იონიზებულია Na+ და Cl-ად.^-უჯრედში, სადაც Na+ გადადის კათოდის კამერაში (სურათის მარცხენა მხარე) შერჩევითი იონური მემბრანის მეშვეობით მუხტის მოქმედებით. ქვედა Cl^-ანოდური ელექტროლიზის ქვეშ წარმოქმნის ქლორის გაზს. კათოდის კამერაში H2O იონიზაცია ხდება H+ და OH-, სადაც OH- იბლოკება შერჩევითი კათიონის მემბრანით კათოდის კამერაში და Na+ ანოდის კამერიდან გაერთიანებულია NaOH პროდუქტად, ხოლო H+ წარმოქმნის წყალბადს კათოდური ელექტროლიზის ქვეშ.