ক্লোর-ক্ষার আয়ন-এক্সচেঞ্জ মেমব্রেনের কাজের নীতি তার অনন্য ক্যাটান-নির্বাচিত ব্যাপ্তিযোগ্যতার উপর নির্ভর করে। ঝিল্লি অন্যান্য আয়নগুলির উত্তরণকে কার্যকরভাবে ব্লক করার সময়, ক্যাটেশন-যেমন Na⁺-এবং জলের অণুগুলিকে অবাধে যাওয়ার অনুমতি দেয়। ইলেক্ট্রোলাইসিসের সময়, অত্যন্ত বিশুদ্ধ NaCl দ্রবণ ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষের নীচের অংশে খাওয়ানো হয়, যখন ক্যাথোড বগিতে জল প্রবেশ করানো হয়। বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রয়োগের পরে, অ্যানোড বগিতে থাকা Cl⁻ আয়নগুলি ক্লোরিন গ্যাস তৈরি করতে নিঃসৃত হয়, যা কোষের শীর্ষে একটি পাইপলাইনের মাধ্যমে নিঃসৃত হয়। একই সাথে, Na⁺ আয়ন, অল্প সংখ্যক জলের অণু সহ, আয়ন বিনিময় ঝিল্লির মধ্য দিয়ে ক্যাথোড কম্পার্টমেন্টে স্থানান্তরিত হয়।
ক্যাথোড বগিতে, H⁺ আয়নগুলি হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করে, যা কোষের শীর্ষে একটি পৃথক পাইপলাইনের মাধ্যমেও প্রবাহিত হয়। এদিকে, OH⁻ আয়নগুলিকে ক্যাটান-এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন দ্বারা অ্যানোড কম্পার্টমেন্টে পৌঁছাতে বাধা দেওয়া হয়; পরিবর্তে, তারা ক্যাথোড কম্পার্টমেন্টে জমা হয় এবং একটি NaOH দ্রবণ তৈরি করতে অ্যানোডের দিক থেকে স্থানান্তরিত Na⁺ আয়নের সাথে একত্রিত হয়। প্রক্রিয়া চলাকালীন গ্রাস করা NaCl এবং জল পুনরায় পূরণ করার জন্য, বিশুদ্ধ ব্রাইন ক্রমাগত অ্যানোড কম্পার্টমেন্টে খাওয়ানো হয়, যখন NaOH দ্রবণের ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ করতে ক্যাথোড কম্পার্টমেন্টে জল যোগ করা হয়।