Nguyên lý 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 điện phân nước muối để tạo ra NaOH, Cl2 và H2 như hình trên. Trong buồng cực dương của tế bào (ở phía bên phải của hình), nước muối bị ion hóa thành Na+ và Cl^-trong tế bào, trong đó Na+ di chuyển đến buồng cathode (phía bên trái của hình ảnh) thông qua màng ion chọn lọc dưới tác dụng của điện tích. Cl thấp hơn^-tạo ra khí clo dưới sự điện phân anốt. Quá trình 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 sản phẩm NaOH và H+ tạo ra hydro dưới quá trình điện phân catốt.