本发明公开了一种基于提高氧气传输能力的电解质薄膜结构优化方法，其中包括电解质结构数据和氧气传输流量数据的获取、电解质结构与氧气传输能力关系的建立、以及电解质薄膜结构优化等三大部分。从整体角度考虑了电解质薄膜结构对氧气传输过程多参数耦合的影响，以及电解质局部结构中不同成分在提高氧气传输能力中产生的矛盾。以电解质薄膜中疏水性和亲水性成分沿厚度方向的密度分布为研究对象，能够对电解质薄膜结构与氧气传输间的关系做出良好预测。且基于机器学习模型解释技术以及粒子群优化算法，能够摸清阻碍氧气传输的结构特性，对氧气传输的重要性排序、以及如何增强氧气传输能力等关键性问题的解决。