三相邊界(TPB)是幾何類別的相邊界和三個不同相之間的接觸位置。TPB的一個簡單例子是海岸線，陸地、空氣和海洋在此交匯，創造了一個由太陽能、風能和波浪能驅動的充滿活力的位置，能夠支持高水平的生物多樣性。這個概念在描述燃料電池和電池中的電極時特別重要。例如對于燃料電池，三相是離子導體（電解質）、電子導體和用于傳輸氣態或液態燃料分子的虛擬孔隙相。燃料電池用于發電的電化學反應在這三個階段的存在下發生。因此，三相邊界是電極內的電化學活性位點。發生在固體氧化物燃料電池(SOFC)陰極上的氧還原反應可寫為：O2（氣體）+4e-（電極）→2O2-（電解質）不同的機制將這些反應物帶到TPB以進行該反應。該反應的動力學是電池性能的限制因素之一，因此增加TPB密度將提高反應速率，從而提高電池性能。類似地，TPB密度也會影響在電池陽極側氧離子和燃料之間發生的氧化反應的動力學。進出每個TPB的傳輸也會影響動力學，因此優化將反應物和產物帶到活性區域的途徑也是一個重要的考慮因素。研究燃料電池的研究人員越來越多地使用FIB-SEM和X射線納米斷層攝影等3D成像技術來測量TPB密度，以此作為表征細胞活性的一種方式。最近，

在僅由三相組成的系統中，三相邊界是幾何上的閉環線性特征，不與其他TPB相交，因此不會形成網絡。最簡單的TPB形狀很容易使用兩個任意大小的不同相位的相交球體懸浮在自由空間中（見圖3），這會在球體的交叉處創建一個圓形的TPB。然而，在電極中，TPB環通常在三個維度(3D)上具有高度復雜和隨機的形狀。因此，TPB具有長度單位。對于電極，將TPB長度歸一化為TPB密度為描述電極提供了重要的微觀結構參數，從而提供了與電極尺寸無關的電池性能。TPB密度通常是體積密度，以平方反比長度為單位測量。

只有當每一相都連接到反應物質的來源和目的地以完成電化學反應時，三相邊界才具有電化學活性。活性TPB通常被稱為滲透TPB。例如，在SOFCNi-YSZ陽極金屬陶瓷中，TPB必須：

• 可以從陽極氣體入口獲得氫氣，并能夠通過孔隙相網絡將蒸汽排放到陽極氣體出口
• 獲得從電解質YSZ電解質相網絡傳輸的氧離子
• 能夠通過電子傳導鎳網絡將電子從TPB傳導到陽極集電器

除了增加TPB密度之外，增加活性物質與總TPB密度的比率以提高電極/電池性能電極顯然是有利的。