虽然在合成氨的研究中化学家遇到的困难不少,但是,德国的物理学家、化工专家哈伯(Haber,F.1868-1934)和他的学生勒·罗塞格诺尔(LeRossignol,R.)仍然坚持系统的研究。起初他们想在常温下使氨和氢反应,但没有氨气产生。又在氮、氢混合气中通以电火花,只生成了极少量的氨气,而且耗电量很大。后来才把注意力集中在高压这个问题上,他们认为高压是最有可能实现合成反应的。根据理论计算,表明让氢气和氮气在600℃和200个大气压下进行反应,大约可能生成8%的氨气。如果在高压下将反应进行循环加工,同时还要不断地分离出生成的氨气,势必需要很有效的催化剂。为了探索有效的催化剂,他们进行了大量的实验,发现锇和铀具有良好的催化性能。如果在175-200个大气压和500-600℃的条件下使用催化剂,氮、氢反应能产生高于6%的氨。
哈柏把他们取得的成果介绍给他的同行和巴更苯胺纯碱公司,并在他的实验室做了示范表演。尽管反应设备事先做了细致的准备工作,可以实验开始不久,有一个密封处就受不住内部的压力,于是混合气体立即冲了出来,发出惊人的呼啸声。
他们立即把损坏的地方修好,又进行几小时的反应后,公司的经理和化工专家们亲眼看见清澈透明的液氨从分离器的旋塞里一滴滴地流出来。但是,实验开始时发生的现象确实是一个严重的警告,说明在设计这套装置,必须采取各种措施,以避免不幸事故发生。哈伯的那套装置,在示范表演后的第二天发生了爆炸。整个设备倾刻之间变成一堆七歪八扭的烂铁。随后,刚刚安装好的盛着催化剂锇的圆柱装置也爆炸了。这时金属锇粉遇到空气又燃烧起来,结果,把积存备用的价值极贵的金属锇几乎全部变成了没有多用处的氧化锇。
尽管连续出了一些爆炸事故,但巴登公司的经理布隆克和专家们还是一致认为这种合成氨方法具有很高的经济价值。于是该公司不惜耗巨资,还投入强大的技术力量、并委任德国化学工程专家波施(Bosch,C.1874-1940)将哈伯研究的成果设计付诸生产。波施整整花了5年的时间主要作了两项工作。第一,从大量的金属和它们的化合物中筛选出合成氨反应的最适合的催化剂。在这项研究中波施和他的同事做了两万多次实验,才肯定由铁和碱金属的化合组的体系是合成氨生产最有效、最实用的催化剂,用以代替哈伯所用的锇和铀。第二,是建造了能够高温和高压的合成氨装置。最初,他采用外部加热的合成塔,但是反应连续几小时后,钢中的碳与氨发生反应而变脆,合成塔很快地报废了。后来,他就将合成塔衬以低碳钢,使合成塔能够耐氢气的腐蚀。第三,解决了原料气氮和氢的提纯以及从未转化完全的气体中分离出氨等技术问题。经波施等化工专家的努力,终于设计成了能长期使用的操作的合成氨装置。1910年巴登苯胺纯碱公司建立了世界上第一座合成氨试验工厂,1913年建立了大工业规模的合成氨工厂。这个工厂是第一次世界大战期间开始为德国提供当时其缺少的氮化合物,以生产炸药和肥料。