基于固体氧化物燃料电池（SOFC）的微型热电联供（m-CHP）系统,通过对能量的梯级利用,可以实现较高的能量利用效率和较低的污染排放,在分布式能源中具有广泛的应用前景。该系统中,重整器-固体氧化物燃料电池子系统（即燃料处理和能量转化核心部件）的系统特性分析对提高系统效率具有重要意义。本文针对重整器-固体氧化物燃料电池子系统,分别从重整器、电池单元和系统三个层面进行了特性分析和工况优化,实现了该子系统的稳定运行。在重整器层面,选用催化部分氧化（CPOX）重整技术,设计并搭建了反应评价装置,探究了不同反应工况对甲烷催化部分氧化重整特性的影响规律,并进行了工况优化。通过分析反应器出口重整产物组分的变化,获得了甲烷转化率、氢气选择性、一氧化碳选择性和甲烷重整效率受催化剂种类、反应温度、入口C/O比和体积空速变化的影响特性,并在800℃的反应温度和0.8的入口C/O比下,基于0.5%Rh/Al₂O₃催化剂实现了91.4%的甲烷重整效率。在电池单元层面,开发出新型扁管式和微管式两种构型的SOFC,在氢气燃料下获得了两种SOFC的电化学反应特性。扁管式SOFC采用电解质支撑的平板式结构,制备工艺简单,可实现冷端密封;而微管式电池采用阳极支撑的通管式结构,具有良好的抗热震性和电化学性能。扁管式SOFC比微管式SOFC具有更高的反应温度,其中扁管式SOFC反应温度约为800℃,而微管式SOFC约为650℃;在此温度条件下实现了扁管式电池71 m W/cm²和微管式电池360 m W/cm²的峰值功率密度。在系统层面,构建了催化部分氧化-固体氧化物燃料电池耦合系统,实现了系统的稳定运行,并探究了稳态和动态的系统特性。构建了CPOX-扁管式SOFC系统和CPOX-微管式SOFC系统,其峰值功率密度分别为53 m W/cm²和246m W/cm²,系统发电效率分别为5.38%和17.5%;CPOX-扁管式SOFC系统可以耐受至少23个氧化还原循环和200℃/min以上的升温速率;CPOX-微管式SOFC系统对动态电压/电流的阶跃的响应时间小于2s,10小时长时间稳态工作后衰减率低于1%。