Untuk membiayai penelitiannya, Birkeland sempat mencoba mengembangkan meriam elektromagnetik. Ia berharap alat ini bisa menarik investor dan menghasilkan dana. Sayangnya, hasilnya tidak sesuai harapan. Kecepatan pelurunya hanya 100 meter per detik, jauh dari klaim awalnya yang 600 meter per detik. Upayanya menjual perusahaan gagal karena demonstrasinya hanya menghasilkan percikan api, asap, dan suara keras.
Namun, dari kegagalan ini justru muncul peluang tak terduga. Saat menghadiri jamuan makan, Birkeland bertemu Sam Eyde, seorang insinyur yang membutuhkan “kilat buatan” untuk membuat pupuk nitrogen. Birkeland langsung teringat pada efek percobaan meriamnya, dan mereka pun bekerja sama. Dari sinilah lahir proses fiksasi nitrogen menggunakan plasma busur listrik. Mereka mendirikan perusahaan Norsk Hydro, yang menjadi sukses besar dan memberikan Birkeland dana riset yang selama ini ia cari.
Proses fiksasi nitrogen yang dikembangkan Birkeland dan Eyde memang akhirnya digantikan oleh proses yang lebih hemat energi antara tahun 1910 hingga 1920. Namun, penemuan mereka menjadi tonggak penting dalam sejarah industri pupuk dunia. Birkeland akhirnya mendapatkan pengakuan sebagai ilmuwan dan penemu besar di bidangnya.