La creciente necesidad de propulsión aérea sostenible ha aumentado el interés en los sistemas de pilas de combustible de hidrógeno como alternativas a los motores de combustión. Este estudio presenta la modelización, simulación y optimización de un tren motriz híbrido de hidrógeno-eléctrico para el vehículo aéreo no tripulado (UAV) MIMIQ. Se integra una pila de combustible de membrana de intercambio protónico de 2 kW con una batería de polímero de litio de 12S a través de un convertidor DC-DC, lo que permite compartir energía en paralelo y recargar la batería durante el vuelo. Se desarrolló un modelo dinámico basado en MATLAB utilizando perfiles de potencia de misión derivados de datos de vuelo y refinados mediante la teoría del momento. El modelo desarrollado se evaluó a través de una simulación comparativa de una variante de tren motriz híbrido-eléctrico basado en combustión de la misma plataforma, demostrando consistencia en el comportamiento eléctrico y energético. Se realizó una optimización multiobjetivo utilizando NSGA-II para maximizar la resistencia en vuelo y minimizar el consumo de energía mientras se maximiza la carga útil durante toda la misión. Los resultados de este marco computacional muestran que la resistencia está principalmente limitada por la disponibilidad de hidrógeno en lugar de la capacidad de la batería, con la pila de combustible operando cerca de su región de eficiencia óptima. Los hallazgos indican que las arquitecturas de hidrógeno-eléctrico ofrecen una mejor resistencia, reducidas emisiones y mejor escalabilidad en comparación con los sistemas basados en combustión, apoyando su idoneidad para aplicaciones de UAV de larga duración.