近几十年来，设备的小型化和便携化对高能量密度的动力源的需求越来越强烈。碳氢燃料的质量能量密度要比传统化学能电池高出两个数量级。所以，基于碳氢燃料微尺度燃烧的微小型动力系统是一种可行的电池替代方案。正丁烷是一种液气态碳氢燃料，它仅需0.21Mpa就能实现液化，储存简便。当采用催化燃烧时，正丁烷还有低温催化燃烧的特性。这些特点，都使得正丁烷非常适合应用在基于燃烧的微动力系统中。但是目前，对正丁烷的微尺度燃烧的研究还很缺乏。本文以正丁烷为研究对象，讨论了其在微尺度下的催化着火和催化燃烧特性，并将其使用在Swiss-roll燃烧器内，实现稳定燃烧。本文主要内容和结论归纳如下：首先，我们在单管反应器内通过外部加热控温的方式研究了催化剂Pt对于正丁烷热解和燃烧反应的影响。在不同温度下有、无催化剂时的尾气组分的对比表明，Pt催化剂对于正丁烷的热解不发挥作用，但能够促进正丁烷的低温燃烧反应。通过控温我们还测量了不同当量比和雷诺数下的正丁烷催化着火温度。结果表明，正丁烷的催化着火温度明显低于其气相着火温度。其次，我们在单管反应器内着重研究了正丁烷的氢气辅助催化着火。采用氢气辅助催化着火能够实现正丁烷/空气混合气的室温启动，从而可取消燃烧器的点火器和其他点火装置。实验和数值模拟的结果表明，氢气在正丁烷的催化着火过程中不仅起到加热混合气的热作用，还起到了降低正丁烷催化着火温度的化学作用。数值模拟的结果表明，氢气通过改变正丁烷着火前壁面组分分布的方式，影响了正丁烷的着火过程。在这一部分，我们还讨论了氢气含量、供气方式和外部保温对氢气辅助催化着火的影响。然后，我们设计制造了一个特征尺度为0.9mm的催化Swiss-roll燃烧器。通过将附着有Pt的蜂窝陶瓷放置在燃烧室内，燃烧器成功实现了无点火器的室温启动和稳定燃烧。在这部分研究中，我们将氢气辅助催化着火技术成功应用于复杂燃烧器上，使氢气点火技术更趋实用化。最后，为了改善燃烧器性能，拓宽可燃范围，我们研究了两种技术方案：改变催化剂布置和氢气掺混燃烧。结果表明，改变催化剂布置能够在一定程度上改善燃烧器的性能，但还不足以将可燃下限拓宽到贫燃区域；氢气掺混燃烧能够极大的拓宽正丁烷在Swiss-roll燃烧器内的可燃范围，特别是贫燃极限能够降低到当量比0.5以下，燃料利用率得到了极大的提高。尾气分析表明，改变催化剂布置和氢气掺混燃烧都提高了正丁烷的燃烧效率。