Para mejorar el rendimiento de la generación de oxígeno, diseccionamos y analizamos las velas de oxígeno con reacción incompleta y, de este modo, propusimos el concepto de vela de oxígeno con estructura hueca. Calculamos la relación de área superficial y diseñamos el molde para las velas de oxígeno de estructura hueca con un radio de 0, 5, 9, 12, 15,5 y 20 mm. La estabilidad estructural de las velas de oxígeno se comprobó mediante el experimento de carga. La tasa de generación de oxígeno (OGR) y otras propiedades se exploraron mediante experimentos de combustión. La composición de las velas de oxígeno y los sólidos residuales tras la combustión se observaron con microscopio electrónico de barrido (SEM). Los resultados muestran que, con el aumento del radio de la estructura hueca (r), la estabilidad de las velas de oxígeno de estructura hueca se debilita gradualmente, y las velas de oxígeno no pueden fabricarse cuando r es de 20 mm. La estructura hueca influye positivamente en la combustión de las velas de oxígeno, y el alcance de la reacción de combustión puede aumentar hasta un 98,3 t como máximo, lo que supone un aumento del 28,9% en comparación con el de las velas de oxígeno de estructura sólida. El análisis de la morfología del óxido de cobalto(II,III) y de la morfología macroscópica y microscópica de las velas de oxígeno antes y después de la combustión valida la racionalidad del concepto de la vela de oxígeno de estructura hueca. El mejor rendimiento de las velas de oxígeno se obtiene cuando r = 9 mm, donde el mayor alcance de la reacción de combustión es del 98,3%. El oxígeno total generado es de 48,75 L, y la tasa media es de 9,2 L/min. La prueba de las velas de oxígeno con r = 9 mm después de la combustión mediante el difractómetro de rayos X (XRD) muestra que estas velas de oxígeno reaccionaron completamente. Este estudio proporciona una base para optimizar el rendimiento de las velas de oxígeno y para el desarrollo del sistema de suministro de oxígeno equipado con la vela de oxígeno en vuelos espaciales, submarinos y espacios subterráneos.