झिल्ली इलेक्ट्रोलिसिस सेलको इलेक्ट्रोलिटिक प्रतिक्रियाको आधारभूत सिद्धान्त भनेको विद्युतीय ऊर्जालाई रासायनिक ऊर्जामा रूपान्तरण गर्नु र माथिको चित्रमा देखाइए अनुसार NaOH, Cl2 र H2 उत्पादन गर्न ब्राइनलाई इलेक्ट्रोलाइज गर्नु हो। कोषको एनोड चेम्बरमा (तस्बिरको दायाँ छेउमा), सेलमा ब्राइनलाई Na+ र Cl- मा आयनीकृत गरिन्छ, जहाँ Na+ चार्जको कार्य अन्तर्गत चयनात्मक आयनिक झिल्ली मार्फत क्याथोड चेम्बर (तस्बिरको बायाँ छेउ) मा सर्छ। तल्लो Cl- ले एनोडिक इलेक्ट्रोलिसिस अन्तर्गत क्लोरीन ग्यास उत्पन्न गर्दछ। क्याथोड चेम्बरमा H2O आयनीकरण H+ र OH- बन्छ, जहाँ OH- लाई क्याथोड चेम्बरमा चयनात्मक क्याशन झिल्लीद्वारा अवरुद्ध गरिन्छ र एनोड चेम्बरबाट Na+ लाई उत्पादन NaOH बनाउनको लागि मिलाइन्छ, र H+ ले क्याथोडिक इलेक्ट्रोलिसिस अन्तर्गत हाइड्रोजन उत्पन्न गर्दछ।