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摘 要：密封技术是影响SOFC耐久性和效率的重要技术课题。SOFC在高温下工作，且会重复苛刻热循环，因此SOFC的密封材料需要高度的气密性和耐受性。在高温下具有化学稳定性的玻璃材料有望满足这些要求，并应用为SOFC的密封材料。本文中开发出一种用于SOFC的玻璃密封材料，并将详细说明玻璃评估测试的结果。测试结果显示，开发的玻璃具有耐高温条件（850℃，3000小时）和耐热循环（750℃，1000次循环）的特性。密封材料制造商和用户期望将来能找到一种可对SOFC玻璃密封材料进行评估的更优选方法并对其加以开发。
关键字：燃料电池，气体密封，玻璃密封材料，耐高温，耐热循环
1、前言
当今，随着人口的增长和各国经济的发展，全球能源消费量不断增加1）。化石燃料是主要的能源消费来源，但其可开采年数有限，因此如何有效利用有限的能源资源极其重要。对于一次能源高度依赖进口的日本而言，从能源安全角度来看，提高能源自给率至关重要2）。此外，如2016年生效的《巴黎协定》和于2019年9月举行的联合国气候行动峰会所强调的那样，对于日益严重的气候变暖问题，全球各国必须同时采取各项措施，减少主要温室气体——二氧化碳（CO2）的排放3）。由此，日本能源政策在长期实践中形成一项“3E+S” 4）的指导思想，即以能源安全性（Safety）为前提，把能源稳定供给（Energy Security)放在首位，在提高经济效率（Economic Efficiency)实现低成本能源供给的同时，实现与环境（Environment)的协调发展。
为实现这一思想，日本正从多方面采取措施，例如，扩大可再生能源和核能的使用、改进节能技术等5）-7）。其中备受关注的措施之一是以“燃料电池”为代表的氢利用技术8）。燃料电池可以直接从作为燃料的氢气和空气中的氧气中提取电能，因此发电效率高，且可以利用余热提高综合效率。此外，氢作为制造原料具有很高的替代性，可以由包括可再生能源在内的各种一次能源制造，因此有助于提高能源自给率。另外，氢作为燃料使用时不排放二氧化碳，因此可为减缓全球变暖做出巨大贡献。
如上所述，“燃料电池”的开发和引进不论是从能源政策的角度来看，还是从产业政策的角度来看，对于“3E+S”的实现都具有重要意义，正如日本经济产业省发布的《氢能与燃料电池技术开发战略》中所述，为实现低碳社会，将对燃料电池技术进行进一步开发9）。
燃料电池根据所用电解质的种类而分类。在各种燃料电池中，特别是使用氧化钇稳定氧化锆(Yttria-stabilized zirconia，YSZ)等固体电解质的固体氧化物燃料电池（SOFC）在高温下工作，具有效率高、不使用贵金属催化剂、可使用多种燃料（氢、一氧化碳、甲烷、氨等）等优点，且以家用和商用固定式电源为代表，正在对代替火力发电的固体氧化物燃料电池、车载用固体氧化物燃料电池等进行开发10、11）。此外，固体氧化物电解池（SOEC）具有可逆运行的特点，因此可用于高效且不使用贵金属的氢气制造12）。
如上所述， SOFC虽然具有很多优点，但仍存在一些技术课题，尤其电池密封技术、金属分离器与电池的异种材料之间的接合技术是非常重要的课题。SOFC虽然可以使用多种燃料，但如果燃气泄漏到外部，伴随着发热反应，局部温度会上升，从而损坏电池和电堆，在最坏的情况下，甚至会直接影响燃料电池的发电效率，因此必须建立各种燃料的高气密性密封技术。此外，普通陶瓷材料和金属材料的热膨胀系数不同，特别是在由启动和停止导致的热循环中，材料间会产生应力，因此需要一种可在缓和应力的同时进行接合的材料。
为了解决以上课题，本文中主要尝试将用作餐具和牙科材料的玻璃材料来作为SOFC的密封材料，并且将对该玻璃材料的材料本身和使用该材料的密封接合体来进行介绍。
2、密封材料所需的性能和重要性
SOFC的运行环境严酷，需在600℃～800℃的高温环境下长时间运行。此外，必须预设由于启动和停止导致的急速升温和降温，以及由于停电等电源故障而导致的温度急剧变化等情况。在SOFC的运行期间，需要密封材料以防止用于发电的燃气和氧化剂气体的泄露以及这些气体的混合，而且该密封材料必须在如此严酷的环境下也能够稳定地发挥性能。此外，SOFC电堆中的密封部