Le principe de base de la réaction électrolytique de la cellule d'électrolyse à membrane est de convertir l'énergie électrique en énergie chimique et d'électrolyser la saumure pour produire du NaOH, du Cl2 et du H2, comme le montre l'image ci-dessus. Dans la chambre anodique de la cellule (à droite de l'image), la saumure est ionisée en Na+ et Cl- dans la cellule, où Na+ migre vers la chambre cathodique (à gauche de l'image) à travers une membrane ionique sélective sous l'action de charge. Le Cl- inférieur génère du chlore gazeux sous électrolyse anodique. L'ionisation H2O dans la chambre cathodique devient H+ et OH-, où OH- est bloqué par une membrane cationique sélective dans la chambre cathodique et Na+ de la chambre anodique est combiné pour former le produit NaOH, et H+ génère de l'hydrogène sous électrolyse cathodique.