Energien fra elektronene som beveger seg mellom fotosystem II og I blir brukt til å pumpe H inn i thylakoiden. Dette, sammen med spaltingen av vann, skaper en kjemiosmotisk gradient over membranen. Det vil derfor være et overskudd av H i Lumen i forhold til Stroma. Denne protongradienten gjør at H kan diffundere ut av thylakoiden gjennom et proteinkompleks, kalt ATP syntase. ATP syntase utnytter strømmen av H til å omdanne ADP + Pi til ATP og vil fortsette så lenge det er en protongradient over thylakoidmembranen.