רכזי חמצן מנצלים את תכונות הספיחה של מסננות מולקולריות כדי להפריד חנקן וחמצן מאוויר הסביבה באמצעות עקרונות פיזיקליים, המופעלים על ידי מדחס ללא שמן; התוצאה היא אספקה של חמצן בריכוז גבוה-.
מסננת מולקולרית היא חומר סופח מטופל במיוחד המורכב מגרגירים לבנים וכדוריים. פני השטח והפנים שלו חדורים במיקרו-נקבים, מה שמאפשר לו לספוג ולשחרר חמצן מהאוויר-בהתבסס על עקרונות של ספיחה בלחץ ופירוק בלחץ מופחת-ובכך להשיג הפרדה אוטומטית של חמצן.
פעולתו של רכז חמצן מבוססת על מחזור תקופתי ודינמי המונע על ידי טכנולוגיית מסננת מולקולרית. בשלב הלחץ, המסננת המולקולרית סופחת חנקן מהאוויר; החמצן הנותר נאסף ובעקבות תהליך טיהור הופך לחמצן -בטוהר גבוה. בשלב שחרור הלחץ, המסננת המולקולרית משחררת את החנקן הנספג בחזרה לאוויר הסביבה, ובכך מתחדשת ומתכוננת למחזור הבא של ספיחת חנקן וייצור חמצן.
המרכיבים העיקריים של רכז חמצן כוללים מדחס, מצנן, מסננות מולקולריות ומערכת בקרה. המדחס דוחס את האוויר ומכוון אותו לקירור לקירור; לאחר מכן, האוויר עובר דרך הנפות המולקולריות, שם מופרד חמצן מחנקן וגזים אחרים. החמצן המופרד נאסף, נדחס ובסופו של דבר מועבר למשתמש.
