I april 1904 ble selskapet (ELKEM) stiftet. Dette ble stiftet med Wallenbergbrødrene som garantister, med en kapital på fem millioner kroner. ELKEM overtok aksjemajoriteten i Det norske Kvælstofkompagni, samt rettighetene til Eydes vannkraftressurser. Det nye selskapet besluttet at en ny prøvefabrikk skulle bygges på Notodden. Birkeland fikk det overordnede ansvar for planleggingen av denne fabrikken.