Nguyên tắc cơ bản của phản ứng điện phân của tế bào điện phân màng là chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học và nước muối điện giải để tạo ra NaOH, CL2 và H2 như trong hình trên. Trong buồng cực dương của tế bào (ở phía bên phải của hình ảnh), nước muối được ion hóa thành Na+ và Cl- trong tế bào, trong đó Na+ di chuyển đến buồng catốt (bên trái của hình ảnh) qua màng ion chọn lọc dưới tác dụng của điện tích. CL- thấp hơn tạo ra khí clo dưới điện phân anốt. Sự ion hóa H2O trong buồng catốt trở thành H+ và OH-, trong đó OH- bị chặn bởi màng cation chọn lọc trong buồng catốt và Na+ từ buồng cực dương được kết hợp để tạo thành NaOH sản phẩm và H+ tạo ra hydro dưới điện phân cathodic.