เซลล์เยื่อแลกเปลี่ยนไอออน จัดเป็นเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ขั้วแอโนดทำด้วยไทเทเนียม ขั้ว แคโทดทำจากเหล็ก โดยมีเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนที่ยอมให้เฉพาะไอออนบวกผ่านได้กั้น เมื่อสารละลาย NaCl ที่บริสุทธิ์และอิ่มตัว เข้าทางด้านแอโนดและผ่านกระแสไฟฟ้าลงไป
ที่แอโนด 2Cl- (aq) Cl2 (g) + 2e-
ที่แคโทด 2H2O (l) + 2e- 2OH- (aq) + H2 (g)
สุทธิ 2Cl-(aq)+ 2H2O (l) 2OH- (aq) + H2 (g) + Cl2 (g)
OH- ที่เกิดขึ้นที่แคโทดรวมตัวกับ Na+ เกิด NaOH ส่วนแก๊ส Cl2 และแก๊ส H2 ไม่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออน ออกจากเซลล์นี้ที่แอโนด และแคโทดตามลำดับ สารละลาย NaOHที่ได้มีความเข้มข้น 30-35 % โดยมวล ถ้าปรับปรุงเซลล์นี้ให้มีคุณภาพดีขึ้น ก็จะได้สารละลาย NaOH เข้มข้น 40% โดยมวล