Vencedor do Prêmio Create the Future 2019: Sensor Inovador para Detecção Precoce de Falhas em Baterias

Sensor Simples e Custo-Efetivo para Detecção Precoce de Falhas em Baterias

Steve Risser, Jim Saunders, Alex Morrow, Kevin Spahr, Krista Smith, Russ Kittel, Ben Eisenmann e Flora Li — Battelle, Columbus, OH, EUA

Quando baterias falham catastroficamente, podem superaquecer, romper e/ou explodir. Baterias de íon-lítio suscetíveis estão em toda parte — em produtos de consumo como cigarros eletrônicos, celulares, carros elétricos e aviões. O uso generalizado de baterias e o risco de falhas tornaram a segurança das baterias uma preocupação crescente. Hoje, verificações são feitas medindo a tensão de toda a célula da bateria; porém, esse método só detecta falhas potenciais quando já é tarde demais.

Causa Principal: Crescimento de Dendritos

Uma das principais causas de falha catastrófica é o crescimento de dendritos — pequenas protrusões metálicas que crescem a partir de um eletrodo. Em uma bateria padrão, há um separador entre eletrodos, mas quando os dendritos ficam grandes o suficiente, podem perfurar o separador, preencher o espaço entre eletrodos e causar um curto-circuito.

Solução da Battelle

O sensor simples e custo-efetivo da Battelle detecta o início de falhas na bateria precocemente, durante carregamento e uso, sem afetar negativamente o desempenho da bateria. A tecnologia usa o separador da bateria para detectar visualmente quando os dendritos começam a se formar. O sensor direciona luz para um lado do separador e monitora a transmissão de luz do outro lado. Sem dendritos, o caminho do feixe de luz não é bloqueado, gerando um padrão de luz "normal". Quando dendritos crescem, eles bloqueiam parte da luz, alterando o padrão normal de transmissão. Esse padrão alterado indica a presença dos dendritos.

Benefícios

A invenção da Battelle é a primeira a fornecer detecção local de dendritos em uma bateria em operação. Ao reduzir o risco de falhas não detectadas, a bateria pode ser carregada mais e por mais tempo. O sensor também pode reduzir a necessidade de outros elementos de segurança no sistema geral, diminuindo custos totais. Esses benefícios podem ser incorporados por menos de 10% do custo da bateria.

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Menções Honrosas

Armazenamento de Dados Arquivísticos "Write Once, Read Forever"

Eric Rosenthal, Richard Solomon, Jonathan Smith, Clark Johnson e Brian Solomon — Creative Technology LLC, Hockessin, DE, EUA

Esta mídia de armazenamento óptico de dados é projetada para ser resistente ao ambiente hostil do espaço e está sendo testada pela NASA na Estação Espacial Internacional. A mídia armazena dados na forma de "ondas estacionárias" de haleto de prata metálico de comprimentos de onda individuais de luz incorporados em uma suspensão estável e endurecida sobre um substrato. Esses comprimentos de onda, representando múltiplos bytes de dados, podem ser combinados em cada local de dados, definindo a próxima geração para armazenamento arquivístico e massivo de big data.

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Smart Beat

Nate Ruben — Smart Beat, Smithfield, UT, EUA

Mais bebês morrem de perigos relacionados ao sono do que de qualquer outra causa. O Smart Beat é um monitor de bebê por vídeo com detecção de respiração que alerta os pais se o bebê parar de respirar. Usa algoritmos de visão computacional para analisar como os pixels mudam de cor a cada movimento do corpo do bebê. Extrapola o movimento da respiração e registra cada inspiração e expiração. Apps para Android e iOS dão aos pais feed de vídeo, áudio bidirecional, gráfico de taxa respiratória ao longo do tempo e forma de onda em tempo real de cada respiração. Um alarme soa se a respiração parar.

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Olho de Hórus: Sistema Open Source de Rastreamento Ocular

Jorge Mata Arribas, Luis Martín, Esther Borao, Fergus Reig e Borja Latorre — The IFs, Makeroni Labs, Zaragoza, Espanha

O Olho de Hórus é uma plataforma open-source para controlar qualquer dispositivo apenas olhando para ele. O dispositivo pode ajudar pessoas fisicamente incapacitadas que não conseguem interagir com dispositivos. Este sistema é um acessório vestível que ajuda pessoas a interagir com computadores, dispositivos eletrônicos e objetos do dia a dia. Combina rastreamento ocular com câmera frontal para saber onde você está olhando. Dispositivos alvo são identificados usando faróis de luz e controlados com protocolos sem fio.

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iAED: Telefone Salva-Vidas

Samantha Horseman, Curtis Gonter, Chris Adusei-Poku, Hawra Al Dawood e Maryam Al Ghareeb — efactory IT Future Center, Dhahran, Arábia Saudita

Hoje, dispositivos Desfibriladores Externos Automáticos (DEA) podem ser usados para dar choque em vítimas de Parada Cardíaca Súbita para restaurar ritmo normal ao coração; porém, DEAs ainda são dispositivos estacionários não conectados. O design do iAED baseia-se em IoT e conecta dispositivos móveis, rede em nuvem, crowdsourcing e nanotecnologia para funcionar como um dispositivo DEA. Incorpora impressão 3D e circuito booster DC via construção de sensor/chip em uma capa de telefone, tornando um celular um dispositivo carregado e pronto para uso com 360 joules necessários para reativar um batimento cardíaco.

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Veja o restante dos vencedores deste ano:

• VENCEDOR DO GRANDE PRÊMIO
• VENCEDOR DA CATEGORIA MÉDICA
• VENCEDOR DA CATEGORIA MANUFATURA/ROBÓTICA/AUTOMAÇÃO
• VENCEDOR DA CATEGORIA AEROESPACIAL E DEFESA
• VENCEDOR DA CATEGORIA AUTOMOTIVA/TRANSPORTE
• VENCEDOR DA CATEGORIA PRODUTOS DE CONSUMO
• VENCEDOR DA CATEGORIA TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS